Умный дом: из чего состоит и как его сделать в квартире?
Ещё совсем недавно система с общим названием «Умный дом» была настоящей экзотикой и была по карману немногим владельцам жилья. Сегодня ситуация меняется – в основном, за счёт развития технологий, позволяющих значительно удешевить регистрирующие и операционные устройства, которые связываются между собой для выполнения определённого алгоритма действий.
С помощью системы «умного дома» можно включать свет в любой из комнат, находясь вне дома, запускать кондиционер или тёплый пол к своему приходу, узнавать, что сейчас делает кот, а также быть в курсе любых нештатных ситуаций вроде протечки стиральной машины или задымления помещения.
Несмотря на различное исполнения, системы «умного дома» различных производителей имеют схожие черты и функционируют по единым правилам.
Каким бывает умный дом
Для тех, кто хочет автоматизировать свой дом по высшему разряду, по-прежнему существуют дорогие профессиональные системы, которые должен устанавливать специалист. Однако у них есть ряд особенностей:
Разумеется, это удобно далеко не всем. Потому всё большей популярностью пользуются устройства, имеющие несколько иную конфигурацию:
Что входит в систему Smart Home
Так же, как и многие другие системные технические устройства, «умный дом» состоит из многих групп элементов, каждая из которых выполняет свою функцию:
Контроллер (другое название – хаб, шлюз). Устройство. Выполняющее функцию «мозгового центра».
В нём содержатся электронные компоненты, позволяющее запрограммировать контроллер на приём сигналов, их обработку и управление различными элементами «умного дома» по проводам или «по воздуху».
Датчики (иногда называются сенсорами). Назначение этих элементов – сбор информации о состоянии помещения, где они установлены.
Благодаря датчикам собираются сведения о температуре и влажности воздуха, присутствии людей в комнатах, открывании и закрывании дверей или окон, протечках воды, состоянии освещённости и многом другом.
Актуаторы (или просто исполнители) – специальные агрегаты, которые настроены на получение сигнала от контроллера.
После приёма они выполняют различные действия – включают свет, управляют питанием бытовой техники, поднимают и опускают шторы, перекрывают воду и делают многое другое.
Полностью автоматическое выполнение сценария «умного дома» обычно выглядит так:
Устройства управления. С их помощью хозяин узнаёт о состоянии системы, а также может отдать команду на срабатывание устройств. В современных системах Smart home всё чаще роль органа управления полностью отдаётся смартфону с установленным соответствующим ПО.
Это намного удобнее, чем стационарный кнопочный пульт или блок дистанционного управления. Смартфоны сегодня есть у каждого, с их помощью можно получать информацию от датчиков и управлять актуаторами из любого места.
Разновидности устройств «умного дома»
На сегодняшний день в системах «умного дома» есть свои наборы устройств, которые придают задумке нужную степень функциональности.
Регистрирующая аппаратура
Это те самые датчики, благодаря которым система собирает сведения о том, что происходит в квартире. Чем больше различных датчиков, ем полнее картина и больше возможностей повлиять на различные параметры и устройства в комнатах.
С другой стороны, если у человека есть потребность в конкретной функции, он может купить только датчики одного вида, не переплачивая за комплект.
Датчик движения. Обычно это инфракрасный сенсор, однако встречаются и другие виды. Датчик движения определяет, кто находится в комнате.
Эта информация и для владельца, который дистанционно может отследить, не появлялся ли кто-то, и для автосрабатывания сценариев, в освещении и создании микроклимата в помещении.
Датчик температуры. Данное устройство даёт системе умного дома информацию о критических точках, которые задаёт пользователь.
При понижении температуры автоматически включится система тёплого пола, при повышении температуры включится кондиционирование.
Датчик влажности воздуха. Для тех людей, которые с трудностью переносят сухой воздух, это устройство – настоящая находка.
Например, фирма Xiaomi выпускает увлажнители, которые могут работать по команде через Wi-Fi. А послать этот сигнал может контроллер, узнавший то от датчика влажности.
Датчик уровня освещённости. Данное устройство одно из простейших, но при этом очень полезных в системе умного дома.
Встроенный фотоэлемент регистрирует количество света, попадающего в комнату, и реализует сценарии искусственной подсветки: заполняющей, точечной, общей.
Датчик открывания дверей. Устройство состоит из двух половинок: она вешается на полотно (саму дверь), другая на дверной косяк (или оконный проём).
Данная схема находит своё место в «умном доме» из соображений безопасности. С её помощью можно настроить сирену и оповещение на смартфон при выходе из дома.
Датчик протечки воды. Досадное происшествие – пробой шланга стиральной машины или сифона в смесителе – может превратиться в затратное дело, если вы зальёте соседскую квартиру с дорогим ремонтом.
Датчик протечки не только включает сирену и отсылает оповещение на смартфон, но и может перекрыть воду.
Видеокамера. Оно из самых информативных устройств. В доме, где есть маленькие дети или домашние питомцы, оно стоит на страже спокойствия и порядка.
Отснятый материал пишется на карту памяти или в облачное хранилище через буфер. В случае спорных ситуаций хозяин всегда может просмотреть видеофиксацию.
Датчик дыма и утечки газа. Эти приборы способны предотвратить большую беду. Собственно пожарные датчики и так имеются в квартире, однако он не имеют, в отличие от «умных» собратьев, оповещать владельца push-сообщением или иным тревожным сигналом на смартфон.
Что касается датчика утечки газа, то его ставят обычно в частные дома, оснащённые отопительным газовым котлом.
Актуаторы
Устройства-исполнители – это элементы, которые делают работу за человека, преимущественно дистанционно. При наличии «умного дома» можно, не вставая с дивана, включать и выключать свет, отопление, сплит-систему, подогревать бойлер к приходу домой.
Реле. Распространённая группа устройств, которые служат для замыкания цепи и подачи электропитания на определённые приборы, бытовую технику и прочие механизмы.
Реле обычно подсоединены к сети 220 В. При поступлении сигнала со шлюза ток идёт по катушке электромагнита, контакты соединяются, и электрический ток поступает к нужному устройству.
Розетки. Отличаются от обычных рядовых розеток тем, что подают питание по сигналу с специального контроллера умного дома.
Эти устройства невероятно удобно использовать для техники, оснащённой стандартными вилками для питания.
Выключатели. С помощью эти устройств задействуют сценарии освещения и другие действия для системы умного дома.
Как и прочие «умные» элементы, выключатели поддерживают связь по протоколам Wi-Fi, Zigbee и прочим другим каналам.
Электромеханические движители. К этому классу относятся устройства, отвечающие за различные действия, связанные с перемещением в пространстве.
К таким, например, причисляют привод рулонных штор или жалюзи, запорную арматуру водопроводной воды и многие другие устройства.
Лампочки и светильники. Осветительные приборы, оснащённые каналами передачи информации, умеют включаться в соответствии с назначенным расписанием.
Это расписание запрограммировано в контроллер или в зависимости от показаний датчиков освещения или движения.
Что такое «умный» дом, из чего он состоит и зачем нужен
Что такое система «умного» дома
Основная идея «умного» дома состоит в домашней автоматизации: упрощении рутинных действий, которые мы совершаем дома каждый день. На самом деле истоками такой автоматизации можно назвать старые добрые пылесосы, холодильники, электрические чайники, утюги, мультиварки и микроволновки, которые упрощают быт.
Классический «умный» дом — это набор гаджетов, которые автоматизируют те или иные действия в доме. Самый простой пример — включение и выключение света в определенное время. Более сложный — активация камеры безопасности при открытии входной двери. Совсем сложный — включение и выключение обогревателя и управление окнами и шторами при достижении определенной температуры.
Как работает система «умного» дома
Обычно система «умного» дома делится на две части. В первую входит управляющий хаб, во вторую — датчики, отвечающие за работу всей системы. Хаб это управляющий центр умного дома, вы вставляете его в розетку, затем он подключается к Wi-Fi и отвечает за управление и связь с остальными датчиками. Зачем это нужно? Дело в том, что большинство датчиков умного дома беспроводные и работают на аккумуляторах. Если бы они напрямую подключались к Wi-Fi, то срок их работы был бы относительно небольшим. Использование хаба позволяет управлять ими через энергоэффективный радиоинтерфейс, как правило, это ZigBee или Z-Wave.
Таким образом, для начала построения умного дома вам понадобится этот управляющий хаб и несколько датчиков. Выбор датчиков зависит от ваших потребностях. Ниже мы расскажем какие датчики бывают и какие функции они выполняют.
Примеры управляющих хабов:
Также важно понимать, что такая схема (хаб + датчики) используется далеко не всегда. Разновидностей «умных» домов очень много. Это может быть как большая система с множеством элементов, так и простая лампочка, управляемая со смартфона.
Что может система «умного» дома
Освещение
«Умный» свет — самый распространенный сценарий использования «умного» дома. В базовом варианте у пользователя есть «умная» лампочка, которую он подключает по Wi-Fi и управляет ей со смартфона. Иногда вместо лампочки используется полноценные люстра, лампа или торшер.
Дальше на нее накладываются различные «умные» сценарии:
Кстати, включать и выключать свет можно не только с помощью замены лампочек или люстры. Также можно купить специальный «умный» выключатель и с его помощью дистанционно управлять прежней люстрой без необходимости ее замены.
Примеры «умных» лампочек:
Примеры «умных» люстр:
Примеры «умных» выключателей:
Датчики и безопасность
Важную часть «умного» дома составляют интеллектуальные датчики. Самые популярные из них — датчики открытия/закрытия двери, датчики освещения и датчики движения.
У датчиков обычно две задачи:
Примеры датчиков движения:
Вторая группа датчиков отвечает за безопасность. Сюда входят датчики утечки газа, протечки воды и пожарная сигнализация.
Датчики утечки газа анализируют концентрацию метана в воздухе и при превышении определенного порога отправляют уведомление на управляющий хаб, а уже он передает информацию на смартфон или включает звуковые уведомления (в зависимости от настроек).
Примеры датчиков утечки газа:
Датчики протечек воды устанавливают на пол в уязвимых местах. При попадании на них жидкости замыкается контакт, и датчик также отправляет информацию в управляющий хаб.
Примеры датчиков протечки воды:
Пожарные датчики реагируют на появление в помещении дыма или резкое повышение температуры. Помимо уведомления владельца или включения системы пожаротушения, некоторые датчики умеют отправлять сигнал тревоги на пульт экстренных служб.
Примеры пожарных датчиков:
Камеры
Еще одной частью «умного» дома являются интеллектуальные камеры. Часто они же выполняют роль управляющего хаба. Камеры работают в связке с другими устройствами, чаще всего, с датчиками движения или дверными звонками. При движении в поле зрения она активируется и начинает запись, также можно настроить прямую трансляцию на смартфон пользователя.
Цена «умных» камер начинается от ₽1,5 тыс. и доходит до ₽10–15 тыс. Чем выше стоимость, тем больше функций будет и тем лучшее качество картинки вы получите.
Примеры «умных» камер:
Дистанционное управление
Пульты дистанционного управления являются своеобразным связующим звеном между «умным» домом и «глупой» бытовой техникой. Такие пульты имитируют сигналы обычного ИК-пульта, а управлять ими можно с помощью смартфона.
Умный пульт имитирует сигнал обычного пульта от бытовой техники. Допустим, у вас стандартный кондиционер, без «умных» функций. Вы открываете приложение «умного» пульта и включаете настройку и синхронизацию с пультом кондиционера. Приложение попросит навести пульт от кондиционера на «умный» пульт и последовательно нажать несколько кнопок. Затем «умный» пульт определит модель вашего кондиционера и сможет имитировать его сигналы.
После этого кондиционер становится частью «умного» дома и им можно управлять со смартфона или через голосового ассистента. Вы просто нажимаете кнопку на смартфоне, а «умный» пульт отправляет соответствующую команду на кондиционер.
Более того, «умный» пульт может быть частью разных сценариев. Например, у вас есть датчик температуры и вы задаете следующее условие: если температура на датчике выше 26 °C, то нужно включить кондиционер на 24 градуса, если температура ниже 23 градусов, то кондиционер нужно выключить. Как только температура повышается, «умный» пульт отправляет сигнал включения на кондиционер и регулирует его температуру в соответствии с заданными условиями.
Примеры «умных» пультов:
Управление голосом
С помощью «умных» колонок можно голосом управлять устройствами. Вы можете попросить условную Алису «Яндекса» или Ассистента Google включить/выключить свет, прибавить/убавить яркость и даже активировать режим охлаждения на кондиционере (в связке с «умным» пультом). Именно голосовые помощники придают «умному» дому шарм и ощущение того, что будущее уже наступило.
Сами голосовые помощники бесплатны, вы легко можете установить Алису или Google Ассистента на свой смартфон, а вот «умные» колонки — более дорогое удовольствие. Большинство таких моделей продаются за ₽10–15 тыс. Впрочем, есть и бюджетные варианты, вроде «Яндекс.Станции Мини» за ₽5 тыс.
Примеры «умных» колонок:
Примеры недорогих «умных» колонок:
Преимущества и недостатки системы «умного» дома
Плюсы:
Минусы:
В следующем материале мы поговорим о конкретных системах «умного» дома. Разберем самых популярных производителей: от Xiaomi до «Ростелекома».
Из чего собрать умный дом в 2020 году: от хаба и до лампочки
ZigBee, Z-Wave, Wi-Fi, Bluetooth — на какую технологию делать ставку? Кто из брендов выпускает наиболее практичные решения? Какие выбрать шлюз, датчики и на что смотреть тем, кто хочет все упростить?
Мы попросили Вадима Ерёмина, руководителя департамента «Гаджеты и инновации», рассказать о его опыте построения умного дома. Под катом только то, что было проверено на собственном опыте.
Но сначала несколько слов о протоколах и стандартах, а затем про производителей и конкретные модели.
Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-Wave
На данный момент самые популярные устройства умного дома используют технологии Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee и Z-Wave. У каждой из технологий есть свои плюсы и минусы, и никто не запрещает использовать их вместе, компенсируя недостатки каждой. Но для разных задач и разных типов умных устройств используются разные технологии.
Например, в бытовой технике (телевизор, холодильник и кофеварка) обычно используют Wi-Fi или Bluetooth, которые также есть в любом телефоне. Причина — этой техникой пользуются, даже не имея полноценной системы умного дома. Для автоматизации освещения и климата больше подходят встраиваемые модули ZigBee или Z-Wave, так как они специально разработаны для интеграции с существующим световым и климатическим оборудованием. Но для их полноценной работы нужен специальный хаб.
Без Wi-Fi не обойтись в IP-камерах, телевизорах, аудио/медиа-плеерах и другой технике для передачи видеосигнала. Конечно, Wi-Fi может использоваться и в выключателях света, датчиках, термостатах, но отсутствие ретрансляции сигнала и высокое энергопотребление не позволяют делать на нем датчики, работающие годами. Каждый производитель для своего Wi-Fi-устройства, будь то умная лампочка, чайник, холодильник или робот-пылесос, выпускает свое собственное приложение, и нет единого стандарта, чтобы управлять всей техникой из одного приложения. Это не позволяет сделать умный дом только на Wi-Fi по-настоящему удобным.
Bluetooth
Актуальная версия Bluetooth Low Energy 4.2 имеет малое энергопотребление, благодаря этому работают крошечные беспроводные наушники, колонки и различные датчики на батарейках. Проблемы тут те же что и с Wi-Fi: отсутствие общего стандарта управления вынуждают каждого производителя делать свое собственное приложение, что неудобно для пользователя. Очень важная для умного дома технология Mesh (ячеистая сеть) появилась только в версии 5.0, которая еще мало где используется, но, возможно, будущее умных домов именно за Bluetooth LE 5.
ZigBee
ZigBee изначально разрабатывался для применения в сетях из датчиков, таких как счетчики электроэнергии, воды, газа, датчики температуры. Топология сети может быть разная, в том числе ячеистая (mesh). Это означает, что любой датчик видит все другие датчики и может передавать сигнал через них, т.е. использовать ретрансляцию, что сильно увеличивает надежность передачи. В 2007 году появился стандарт команд для управления умным домом, так называемый профиль «Домашней автоматизации». С ZigBee выпускают почти все устройства для создания домашней автоматизации: реле, диммеры, лампы, термостаты, замки, датчики. Но бытовых приборов типа холодильников и телевизоров с ZigBee вы не найдете. По сравнению с другими протоколами для умного дома у ZigBee-устройств самые привлекательные цены, однако отсутствие 100% совместимости между устройствами и хабами разных производителей не позволяет собрать умный дом только на ZigBee.
Z-Wave
Беспроводной протокол, разрабатываемый с 2001 года специально для домашней автоматизации. Главным его преимуществом является полная совместимость между устройствами разных производителей. Так датчик движения от Fibaro может управлять диммером Qubino, а вся автоматизация при этом базироваться на контроллере RaZberry от Z-Wave.Me. На данный момент продается более 3000 разных Z-Wave устройств, которые покрывают все нужды умного дома. Это самый популярный протокол для объектов площадью от 10 до 500 м². В Z-Wave, так же как и в ZigBee, используется топология mesh с поддержкой ретрансляции сигнала и автоматическим нахождением лучшего маршрута. Главный минус — цена. В среднем, стоимость устройства составляет 60-80 евро, что примерно вдвое выше, чем у аналогов с ZigBee.
Популярные производители
С каждым годом технологии умного дома завоевывают все больше фанатов. Ассортимент стремительно растет, и выбрать действительно есть из чего, даже не обязательно заказывать заграницей. Когда начинаешь планировать сборку умного дома обычно возникает вопрос, а какие производители есть на рынке? Чье решение выбрать? Чем один отличается от другого?
Xiaomi
Одним из самых популярных производителей умных устройств является Xiaomi. В их ассортименте присутствуют почти все бытовые приборы подключаемые к умному дому, а также специализированные IP-камеры, розетки и лампочки, различные датчики (температуры, влажности, CO2) и многие другие устройства.
Xiaomi не применяет какую-то одну беспроводную технологию для своих устройств, а выбирает оптимальную для каждого типа. Например, для управления освещением, розетками и шторами используется ZigBee, и для их подключения обязательно нужен хаб от Xiaomi с поддержкой этого протокола. Телевизоры, пылесосы и IP камеры подключаются по Wi-Fi через роутер, ведь не всем нужен полноценный умный дом, а Wi-Fi есть почти у всех.
Датчики температуры, влажности, качества воздуха и замки работают по Bluetooth. Такие устройства можно подключить напрямую к телефону и только просматривать показания, а можно подключить к хабу Xiaomi с поддержкой Bluetooth, тогда появляется возможность использовать датчик в сценариях управления климатом.
Казалось бы, умный дом от Xiaomi отличное решение, ведь компания предлагает множество хороших устройств для создания умного дома и удобную настройку автоматизации. Но хаб Xiaomi не позволяет настраивать сложную автоматизацию и использовать скрипты. Только ZigBee-устройствами можно управлять с телефона без интернета (через хаб), а вот Wi-Fi лампы и розетки работают только через интернет. Снять эти ограничения позволяют ZigBe-хабы других производителей.
Apple
Apple не производит устройства для умного дома, но она создала протокол HomeKit, который используют другие производители для создания совместимых устройств. HomeKit-устройства работают по протоколам Bluetooth и Wi-Fi. С поддержкой HomeKit выпускаются замки, термостаты, модули управления освещением, RGBW-лампы, камеры и множество датчиков. Помимо устройств существуют еще и шлюзы, которые преобразуют команды от устройств ZigBee и Z-Wave в команды HomeKit. Такие шлюзы есть у Xiaomi, Ikea, Philips и многих других. Благодаря этому расширяется ассортимент устройств для умного дома от Apple. Пока что возможности автоматизации у Apple очень скромные и не позволяют создать абсолютно произвольный сценарий. Однако большим преимуществом является интеграция HomeKit с голосовым ассистентом Siri. Также HomeKit, по понятным, причинам не подходит пользователям Android.
Fibaro
Fibaro — производитель самых популярных Z-Wave-устройств и центров домашней автоматизации. Все устройства Fibaro имеют множество настроек и дополнительных функций. В линейке оборудования присутствуют датчики открытия, движения, протечки, дыма, микро-модули реле, диммеры, rgbw и др. Контроллер домашней автоматизации Home Center 2 имеет приятный и понятный пользовательский интерфейс и позволяет настроить сценарии любой сложности. Т.к. протокол Z-Wave предусматривает совместимость между устройствами разных производителей, то Fibaro может работать с любыми другими Z-Wave-устройствами.
Выбор устройств: личный опыт
Вадим Ерёмин, руководитель департамента «Гаджеты и инновации» в М.Видео-Эльдорадо
Перед выбором устройств нужно определиться с задачами, которые будет решать умный дом. Мне потребовалось в основном обезопасить и частично автоматизировать загородный дом. Вот на каких устройствах я остановился:
Смарт-лампы позволяют регулировать яркость света, цвет и цветовую температуру. Благодаря светодиодам они невероятно энергоэффективны, а срок службы может превышать 10 лет.
Разумеется, лампы можно сделать ещё умнее. Например, вставив в цепь датчик движения.
Включив этот датчик в схему умного дома, также можно автоматизировать запуск увлажнителя воздуха, кондиционера, обогревателя, мойки воздуха и прочей климатической техники.
У нас на даче несколько датчиков на каждом этаже. Если кто-то попытается проникнуть в дом, я получу уведомление на смартфон. С него также удобно подключаться к камере слежения и активировать сигнализацию, чтобы спугнуть воров и подать знак соседям.
Задачи «умного дома» часто сводятся в к включению или отключению электроприборов — без умных розеток тут не обойтись. Они играют роль переходника от обычной комнатной розетки к прибору и не требуют монтажа.
Функционал таких розеток довольно широкий. Так, Hommyn PL-20-W, Rubetek RE-3301 и TP-Link HS100 могут включать электроприборы по таймеру, например, во время действия самого выгодного тарифа. И, конечно же, собирают статистику по энергопотреблению.
А ещё можно использовать умное реле Rubetek RE-3312 — к нему можно подключить что угодно, от духовки до тёплого пола.
Есть еще приборы, встраиваемые в систему и без умных розеток. У нас на кухне несколько устройств из экосистемы Redmond на платформе Ready For Sky, в частности, смарт-чайник и мультиварка. Сварить кашу, не вылезая из кровати, или вскипятить чайник, не отрываясь от газонокосилки — проще простого.
А теперь самое важное
Производителей много, датчиков, розеток и лампочек — еще больше. Они все используют разные технологии, и, чтобы объединить их в одну систему, понадобится дополнительное устройство — шлюз. Он играет роль центра сети, собирает данные со всех датчиков, отправляет их в облако для доступа через смартфон, перенаправляет команды между устройствами.
Но есть и проблема. Единого стандарта для объединения разных устройств в одну систему не существует. Поэтому придётся либо остановиться на каком-то одном производителе с его экосистемой, либо строить умный дом с помощью IoT-роутера, который поддерживает сразу несколько протоколов: Wi Fi, Z-wave, Zigbee, Bluetooth — например, Rubetek CC1.
Голосовое управление устройствами. Достаточно сказать «включить свет» и свет включится, даже если вы находитесь на другом конце Земли
Чтобы не морочить себе голову протоколами и шлюзами, проще всего купить готовый комплект решений для умного дома. Например, комплект Perenio PEKIT01 включает в себя шлюз, датчик дыма, датчик открытия двери, датчик движения и датчик протечек. В набор Rubetek RK-3515 входит то же самое, кроме датчика движения. Hommyn Антипротечка Pro KS-32-WZ — это датчики протечек, электроприводные краны, реле и шлюз.
В планах у меня еще протестировать несколько умных устройств, возможно, самые перспективные появятся в нашем ассортименте.
Замок
Начал подбор простого варианта, чтобы легко устанавливать без апгрейда самой двери. Модель Danalock V3 ставится вместо барашка, т.е. с обратной стороны двери обычная личинка, при такой установке никто не догадается, что у вас умный замок. Замок поддерживает управление по Z-Wave и Bluetooth. Это позволяет давать временный доступ к замку вашим родственникам или друзьям. Кроме Danalock V3 я бы установил датчик открытия двери Fibaro Door Sensor 2, теперь при закрытии двери замок автоматически закрывается через пять секунд.