Умный дом в квартире своими руками

На чтение 6 мин. Опубликовано 08.01.2020

Развитие умных домов в нашей стране становится более популярным. С каждым годом новые технологии все чаще используются в бытовых сферах. Полки магазинов встречают ассортиментом умных вещей для дома всевозможных брендов, в том числе по бюджетным ценам. Такие компоненты делают возможным самостоятельное создание бюджетного умного дома своими руками. Умные чайники, увлажнители воздуха. Датчики протечки, дыма, система охраны и другие приспособления предлагают бюджетную автоматизацию тех или иных бытовых сфер.

При использовании таких компонентов жизнь становится проще и приятнее, автоматизируя рутинные процессы. Дома поддерживается микроклимат, в котором комфортно жить. Свет автоматически включается и гаснет при присутствии человека в помещении. Чайник подогревает воду утром к моменту подъема. Такие устройства предлагают неоспоримые плюсы, поддерживая комфортные условия нашего пребывания. Построив умный дом своими руками мы получаем много преимуществ.

Услуги по обустройству умных домов в интернете предоставляет громадное количество компаний. Такие компании предлагают проведение полной автоматизации дома или квартиры. Цены на это удовольствие не обоснованно завышены, бюджетным этот вариант назвать сложно. Умный дом «под ключ» предполагает автоматизирование части функционала, которая в конкретном месте будет неуместной, либо не востребованной. В этот момент возникает вопрос – как провести автоматизацию самостоятельно и сделать простой умный дом самому.

Функционал умного дома

Чтобы построить умный дом своими руками с нуля разберемся с отдельными системами и функционалом, который на них возложен. Самыми востребованными являются:

1. Климатическая техника (обогреватели, увлажнители воздуха, кондиционеры, вентиляторы, мониторинг температуры и влажности) – поддержание микроклимата и контроль за ним.
2. Освещение (лампы, светильники, LED ленты) – свет нашего дома.
3. Аппаратура безопасности (датчики движения, открытия дверей и окон, замки) – контроль доступа (проход через двери), положение дверей и окон (открыто или закрыто), постановка помещения на охрану.
4. Системы энергосбережения и энергопотребления (умные розетки, беспроводные реле, мониторинг потребляемой энергии).

Проведение анализа или хочу, чтобы дом или квартира …

Перед началом действий по внедрению автоматизации проанализируем части нашего дома, которые хотим сделать умными. Для начала схематично нарисуйте руками план схему помещений с отражением дверей, окон, имеющегося освещения и розеток. Дальше отмечаем участки, где дом начнет становиться умным. Не стоит автоматизировать все и сразу, начните с отдельных зон.

Например: освещение в квартире должно автоматически включаться при присутствии человека в комнатах. Если в квартире никого нет в течении одного часа поставить квартиру на охрану. При наличии движения отправить уведомление на смартфон.

Есть ли отличия в автоматизации дома от квартиры?

Преобладающим типом жилья среди наших граждан остается отдельная квартира — в них проживает более 96 миллионов человек. В частных домах проживает более 37 миллионов человек. Таким образом, число проживающих в квартирах больше в 2.6 раз чем проживающих в домах.

Реализация умного дома своими руками в квартире не отличается от большого особняка. Принцип построения одинаковый, разница в количестве используемых компонентов. Реализовать умный дом своими руками в квартире проще, чем покупка готового решения. Лучше начать автоматизацию самых простых действий при минимальных денежных затратах и постепенно расширять систему, наращивая функционал.

Составные части для самостоятельного создания умного дома

На этапе интернет поиска как правило приглядываются бренды или экосистемы. Допустим выбрали датчик движения Xiaomi и WiFi лампы Philips. При подготовке к работе производители предлагают настроить их работу с использованием фирменных приложений. Скачали приложения, добавили датчик, лампы. Умные устройства отобразились в приложениях. Посмотрели настройки, убедились, что работает. Управляем умными компонентами с экрана смартфона везде, где есть подключение к интернету.
Дальше возникает вопрос – как включать лампы при наличии движения на датчике. Горькая правда в том что это сделать невозможно. Для настройки взаимосвязи приходится работать в рамках одной экосистемы, что не всегда оправдано. В готовых экосистемах не возможно получить функционал, который хотелось бы видеть у себя дома.

Экосистема в понятии умного дома — это набор устройств, разработанных одним производителем, которые взаимодействуют между собой и управляются из разработанного производителем приложения (системы домашней автоматизации).

Минусы готовых экосистем

Минус работы приложений производителей это отправка команд на удаленные сервера, которые установлены за пределами страны. Это отражается на задержке отклика.

Например: подаем команду из приложения на включение вентиляции, а обмен информацией с Китайскими серверами идет до наших умных приборов с задержкой. Не критично, но вызывает дискомфорт. Попадая в квартиру, свет в которой включается самостоятельно, хочется, чтобы он загорелся сразу, а не через 2-3 секунды.

Пару раз я попадал в ситуации когда эти “сервера” вовсе не работают и тогда квартира или дом вновь становятся глупыми, заставляя работать ручками. В работе участвуют алгоритмы, заложенные производителями и мы должны этим довольствоваться. При использовании альтернативных концепций автоматизации получаем дополнительный функционал, который реализуем самостоятельно.

Выключатель Xiaomi Aqara на две кнопки в приложении производителя Mi Home имеет положения «нажата кнопка 1» и «нажата кнопка 2», в то время как при добавлении в Domoticz получаем 6 положений (добавляются такие варианты как долгое нажатие каждой из кнопок, зажаты две кнопки сразу и так далее).

Главная задача при обустройстве умного дома в квартире своими руками – это подбор компонентов таким образом, чтобы была возможность реализовать взаимодействие между ними. Использовать два и более приложения для управления рутинными процессами не доставляет удовольствия.

Крайне популярная на сегодня экосистема для построения бюджетного умного дома в квартире выпускается компанией Xiaomi на Китайском рынке. Подавляющая часть экосистемы на Российский рынок не поставляется. Сделать заказ возможно только из Китая. В сравнении с тем что предлагают фирмы цены на данную продукцию приятно удивят. Два года использования у себя дома компонентов бренда Xiaomi принесли только положительные впечатления. На этой экосистеме своими руками построены сотни тысяч умных квартир и домов, поэтому для начала понимания процессов автоматизации рекомендую начинать с покупки умного шлюза и пары датчиков к нему, либо стартового комплекта который предлагает производитель.

Умный дом своими руками в квартире. Заключение

Работа над улучшением дома своими руками увлекательное занятие. С каждым новым установленным устройством понимаешь какую конкретную задачу выполняет умный гаджет. С расширением количества компонентов системы процесс начинает больше затягивать и приносить удовольствие. Когда начальный этап пройден начинается творческая составляющая – написание сценариев, под конкретные задачи. Большинство пользователей не испытывают серьезных трудностей на этом этапе, ввиду обширного наличия материала и готовых путей решения.

Создадим бюджетный умный дом своими руками!

Умный дом (Самое начало) — ч.1 / Habr

Тема «Умный дом» уже у всех на слуху. Про неё говорят, в неё вкладывают, её развивают… По этой теме к таким гигантам как Siemens, General Electric и др. присоединились, казалось бы, не совсем профильные компании, такие как Microsoft, Google, Apple.

Единого стандарта по теме нет, равно как нет инструкции, мол, «делай так и вот так», поэтому теоретически построить свой умный дом может каждый и именно так, как ему захочется и потому эту тему я не смог пропустить и активно к ней подключился. Не скажу, что с умными домами я собаку съел… нет, скорее так, понадкусывал, но тем не менее, на основе свое опыта и своих наблюдений попробую выложить развёрнутый… ммм… How-To? Нет, не потянет. Обзор? Тоже не то… Скорее это будет напутствие или некий набор советов.

Театр начинается с вешалки, а я начну с того, что сразу расставлю все точки над «И», чтобы у читателей не возникало в процессе чтения необоснованного негатива или просто какого-то недопонимания.

Самое главное — это то, что статья рассчитана на людей, которые толком ещё не поняли, нужен ли им вообще этот самый «Умный дом» и нужно ли влезать в эту тему?

Теперь термин.
Будем честны, «Умный дом» — это не только такая система с искусственным интеллектом, которая разговаривает с Вами по утрам в ванной (пока вы бреетесь) и готовит Вам ужин пока вы едете домой. Не нужно путать систему с женой.

Умный дом — это любая система автоматизации/автоматики (или комплекс систем автоматизации/автоматики), которая хоть как-то, хоть на мельчайшую долю, но облегчает Ваш быт. Не важно что это: автоматическое выключение света в туалете после выхода оттуда человека и закрытия двери, или система, которая сама поливает домашние цветы, кормит любимую кошку и перекрывает протекающую трубу водоснабжения, если вы задержались на работе допоздна. Если в Вашем доме что-то срабатывает на основе какого-то алгоритма, значит это уже можно назвать системой «Умный дом», только с ограниченным функционалом.

Так же «Умный дом» — это не только особняк, напичканный электроникой, но и квартира, в которой работает Ваша система автоматизации и/или управления, т.е. «Умная квартира» — это тоже «Умный дом» и дальше по тексту мы будем пользоваться именно этим термином.

Вообще излишнее занудство человеку ни к чему, а вдаваться в полемику по вопросу насколько умным оказался «Умный дом», который сделал студент Коля — я считаю, неуважение труда того самого Коли. Он это сделал? Оно работает и чем-то управляет? Великолепно, молодец! Пусть дальше растёт над собой.

Возвращаемся к теме.

Мы хотим построить наш «Умный дом», с чего начать? С покупки, строительства? Нет, в этом деле, как и во всех инженерных задачах, начинать нужно с бумаги, а точнее — с проекта. Будет ли это жеванная бумажка с понятными только Вам схемами и чертежами или это будет что-то нарисованное в *CAD… главное, чтобы было понятно хотя бы Вам что же там изображено.

Не бойтесь описывать «далёкие планы», записывайте и продумывайте всё, даже то, что сможете сделать в очень далёкой перспективе. Лучше всё продумать сейчас ибо потом будет уже поздно. Это опыт

оплаченный кровью многих инженеров, наступивших на многочисленные грабли.

На что следует обратить внимание?

1. Пользователи

Подумайте, как с вводимой вами системой будут обращаться пользователи, т.е. жильцы Вашего дома или члены Вашей семьи. Смогут ли этим пользоваться не подкованные в техническом плане люди (старики, дети или жена — не важно кто именно). Сценарий типа: «Дорогая, свет в туалете сейчас включиться, сейчас я только прошивку в Ардуину долью.» не подходит. Представьте, что Вы сдаёте свою систему богатому «быдловатому» бандиту, который видя Ваши выключатели со светодиодной подсветкой скажет Вам: «Эта… слыш, а чо эта за хрень? Куда тут чо жать?«. То, что очевидно Вам может быть абсолютно не понятно остальным.

2. Технология

Проводная или беспроводная. Если проводная, значит нужно строить планы прокладки всех необходимых кабелей (и лучше с большим запасом). Где штробить стены, где размещать розетки и элементы автоматизации — всё должно быть на схеме. Если система беспроводная, то продумайте где будут стоять передатчики/приёмники, где будут размещены повторители сигналов.

Сейчас Вы это помните, через месяц, когда информации будет очень много, в голове будет каша и что-то будет забываться.

3. Исполнитель

Кто будет всё это делать? Вы сами или нанятая специализирующаяся по теме фирма? Самостоятельно будет дешевле, но потребуется от Вас глубокого погружения в вопрос. Мы всё же будем полагаться на самостоятельное развёртывание, ведь категория статьи «Сделай сам», не так ли?

4. Автономность

Продумывая функционал и возможности умного дома всегда рассчитывайте на то, что в доме не будет Интернета. Конечно, многие умные дядьки возразят мне, мол, нужно продумывать возможность сопряжения с чем-то во внешнем мире… продумывайте, закладывайте, ни кто не спорит, но Ваш умный дом должен работать исправно в режиме полной автономности/изоляции. Человеку, живущему в мегаполисе, возможно будет трудно понять, как так, чтоб совсем не было Интернета… GPRS, ADSL, хоть что-то же должно быть резервное? Нет, нет и ещё раз нет! Ничего может и не быть, но работать должно

всё.

Вот пример:
Вы соорудили забавную систему: говорите «Нафаня, включи мультиварку/свет в туалете» и система выключает мультиварку или свет в туалете, попутно произнося «Включаю». Но вдруг из-за злобных хакеров Аль-Каеды сеть Вашего провайдера отвались, а за ней посыпалась и сеть Вашего мобильного оператора «Рупор», который обеспечивает Вас резервным LTE каналом. Естественно Google TTS, в основе которого и лежала Ваша система голосового управления, отвалился и умный дом в мгновение ока превратился в немого тупицу, который не может ничего включить. Сделайте возможность ручного управления, а ещё лучше, сделайте систему так, чтобы она могла, например, зачитывать вслух погоду без голосового сервиса Google. Сложно, но можно. Никто не говорил, что развернуть «Умный дом» — это как MS Office установить.

Второй пример:
Вы сделали управление умным домом через приложение на Android, но после описанной выше злобной атаки хакеров ваш смартфон не смог обратиться на облачный сервис и дать команду умному дому выключить забытый утюг. Напишите своё приложение, которое сможет работать удалённо через 2G-сеть мобильного оператора или по Wi-Fi, если вы находитесь в зоне покрытия Вашей домашней точки доступа.

5. Следующий момент, который нужно помнить при проектировании, вытекает из предыдущего: «Ядро» Вашей системы автоматизации.

В Вашем доме может быть роутер (ADSL, LTE или ещё какой), свитч или ещё какое-то сетевое коммутирующее устройство, но умным домом должно управлять «ядро» — отдельное и самостоятельное устройство. Ни в коем случае не объединяйте управление сетевым трафиком и управлением домом в одной железке. Сейчас много роутеров, на которые можно установить прошивки с миниатюрной копией Linux, а многие знакомящиеся с этой темой люди пытаются на такие роутеры навешать всё что в голову приходит. Лично я люблю такие роутеры, в которых можно подстроить более точно всё то, что мне нужно, но я не считаю верным установку средств управления на устройство, изначально не рассчитанное на это.

Ваш дом может остаться полностью без сети, но должна работать домашняя автоматизация или наоборот, домашняя автоматизация может «вылететь», но это не должно утянуть на дно и работу ЛВС (локальной сети).

6. Размещение ядра

Под всю эту котовасию с роутером, свитчем, ядром системы управления, системам резервного питания и т.п. нужно выделить отдельное место: шкаф, чулан, закрытая ниша/антресоль. Что угодно, где есть вентиляция (оборудование будет греться и нужно подумать об охлаждении) и где это не будет мешаться/попадать на глаза. Ваша система не должна портить общего вида жилья и вносить негативных изменений в домашний уют.

Если у Вас есть подвал, то лучше Ваш «центр управления полётами» развернуть там.

7. Расходы

Возможно это нужно было вставить где-то ближе к началу, но если предыдущие пункты до конца не проработаны, то до расходов дело может и не дойти.
Самое главное что нужно знать, это то, что «Умный дом» — чертовски дорогая затея. Вы можете делать что-то самостоятельно (травить платы, программировать микроконтроллеры), но это только уменьшит Ваши расходы, а не исключит их совсем.
Следующее по важности, что в этом пункте нужно учесть — дубликация. Закупку всякого оборудования и исполнителей закладывайте в двойном размере и всегда округляйте в бОльшую сторону. В Вашем доме на каждого исполнителя (выключатели, датчики и т.п.) должен лежать в загашнике дублёр (если, конечно, обслуживанием Вашего дома не занимается сторонняя организация). Не рассчитывайте на то, что если что-то сломается, то Вы поедете в магазин и купите.

Пример:
Скакнуло напряжение. Защита хоть и сработала, но часть встроенных выключателей света сгорело, я Вы вчера заболели и лежите дома с температурой 39,2 градуса. Допустим, что Вы мужчина мужественный (вот ведь каламбур получился), и, наплевав на своё здоровье, решили подняться с постели и заменить все выключатели самостоятельно, но… чем? Дублёром.

Решили перед входом разместить камеру? Закупайте две. Прикинули, что по дому Вам нужно 12 «умных» выключателей? Закупайте 24. Думаете не бывает так, что вылетят сразу все 12? Бывает, к сожалению и самое первое, что у Вас должно быть продублировано — ядро системы.

Итог

Я описал ничтожно малую часть начала такого большого и интересного для большинства «технарей» проекта, как «Умный дом». Эта тема затрагивает почти все сферы в IT: сети, программирование, администрирование, автоматизация, электрика и электроника… и от этого она является темой сложной, требующей особого подхода. Это видно из того, что я написал выше, ну а если не видно, значит писатель во мне так и не созрел.

Запихать весь текст в одну статью никак не получится, я и так достаточно насокращал, потому будет, как минимум, ещё одна часть материала, которая, в принципе, будет содержать в себе советы/рекомендации по выбору программной и аппаратной части. Звучит немного странно, мол, такое разнообразие технологий, какие тут могут быть советы? Тем не менее, советы и рекомендации есть даже в такой ситуации.

Ссылка на вторую часть (когда она будет готова) вставлю в конце первой, чтобы было проще искать.

Спасибо всем за внимание, и тем, кто дочитал все это до конца.

Продолжение: Умный дом (Самое начало) — ч.2

Автоматика для дома своими руками / Habr

Моя статья будет полезна тем, кто только задумывается над подобного рода системой, поможет определиться делать ли самому и ориентирована в основном на энтузиастов-колхозников. Изначально пишу “автоматика” а не умный дом, потому что на данном этапе умных функций в моей системе управления нет, сейчас стояла задача в сборе данных и управлении устройствами. Всё должно измениться в будущем, когда появятся алгоритмы, которые и сделают дом умным. С моей точки зрения, если вы можете включать свет со смартфона, то это не делает ваш дом умным. Умным он становится когда у вас написаны сценарии, которые помогают вам, облегчают контроль за домом и делают рутинные вещи незаметными для вас. Например, включить свет на крыльце, когда уровень освещённости ниже какого-либо порога, и выключить в два ночи, не включать полив если сегодня обещают осадки с вероятностью больше 60 процентов, если появилось движение в комнате то включить подсветку лестницы и т.д. И только в этом случае он становится “умным”.

Немного лирики. Всегда хотелось иметь дом за городом, долго на это решался, потому что стройка это не только большие финансовые затраты, но и большие затраты вашего личного времени, которое можно посвятить любимым хобби, семье. Благо что одно из них у меня, это как раз разработка всяких ненужных устройств. Где-то еще на начальном этапе я для себя решил, что это может быть интересно и, выбрав участок, я начал строить планы. Сначала пришлось конечно много времени уделить вопросам связанным с самой стройкой, таким как проект, поиск строителей и всяким другим хлопотам. Но потом, когда коробка была готова, подошло время задуматься и о системе автоматизации дома, это то, что мне нравится и что хотелось сделать, ну просто странно программисту вставать с дивана что бы выключить свет в ванной.

Начались изучения того, что есть на рынке и что можно купить и доколхозить самому. Как оказалось рынок, вполне насыщен множеством решений, но в них то того не хватало, то другого, и нигде не было целостного решения, которое меня бы удовлетворило (нет, конечно, решения были, но стоимость в 20т. уе. меня не удовлетворяла). Например у Шнайдера есть неплохое решение базирующееся на KNX, на котором можно построить управление освещением, ролетами и вентиляцией, но интегрировать в систему что-нибудь кроме стандартных элементов практически невозможно, плюс о вэбинтерфейсе и управлении через гугл хоум можно забыть, а об автоматизации сценариев вообще говорить не приходится. С другой стороны, на рынке хватает решений, которые и беспроводные, и дружат с гуглом и апликейшины для них уже готовы, но у них есть масса нюансов, которые отодвигают такие решения на задний план. Например, сложность одновременного управления освещением с обычных выключателей и с апликейшена, часто это вообще невозможно или если и возможно то проблемно реализовать проходные выключатели, а хотелось бы иметь дом в котором всё работает и без умного дома на случай его крэша. Плюс мне не очень хотелось обвешивать дом массой отдельных коробочек, до сих пор не понимаю почему бы датчик движения, угарного газа и температуры не поместить в один корпус, пусть он даже и будет стоить дороже, зато мне не придется весь потолок увешивать какими-то девайсами, да еще и менять в них батарейки каждые два года.

В общем, со словами, ну “тыж программист”, я начал думать как бы я это заколхозил сам и что для этого нужно. Продумывая разные варианты применения системы стало понятно что перед тем как что-то делать надо крепко всё продумать (это кажется очевидным, но нет, иногда хочется что-то сделать прям сейчас) потому что положив проводку в штробы и заштукатурив её, обратного пути уже нет.

Сформировав список желаний у меня получилась вот такие подсистемы:

• освещение в доме
• ролеты
• управление заслонками вентиляции
• датчики движения, датчики освещенности, СО и температуры в комнатах
• автоматический полив
• датчики движения по территории участка
• резервное питание

Изначально хотелось всё собрать на покупных устройствах и как-то свести их в единую систему, это казалось самым оптимальным вариантом по затратам времени/финансов и надежности системы. Мысли перескакивали с одной подсистемы на другую, но никакого стройного решения не было сформулировано ни для одной из подсистем, проходили месяцы, но решение не сформировывалось плюс еще и сама стройка отвлекала, да ещё и зима началась (а это время гор и сноуборда и это без всяких компромиссов, тогда это еще так было). Пришлось ограничить полет мысли и заставлять себя прорабатывать одну подсистему за другой, началось всё с освещения.

Давайте вкратце рассмотрим каждую.

Освещение. Из вводных было то что свет должен работать одновременно и от выключателей и от системы управления (далее САУ), плюс должна быть возможность сделать проходные выключатели. Для этого САУ как минимум должна знать включен он сейчас или нет. Было несколько идей как это реализовать, но остановился я на этой схеме — кнопочный выключатель — импульсное реле(Elko MR-41) — дискретный выход — дискретный вход. Дискретный выход параллелим с кнопочным выключателем, НР контакт реле на лампочку, НЗ — на дискретный вход для получения статуса.

Из этого всего следовало что к каждой точке освещения, которая должна управляться и с выключателя и с САУ, должен идти свой провод от щитка, аналогично с и выключателями. Схема проводки в скечапе очень помогла осознать масштабы бедствия, проводов получалось много, но это не должно испугать человека решившегося на умный дом. Рекомендую не ленится и таки делать эту схему, не обязательно в скечапе, в будущем эта работа сэкономит вам кучу времени и поможет даже через годы, когда нужно будет повесить картину и вы будете гадать есть там провод или нет.

Ролеты. Отличие от света в том что нагрузка в этом случае это не лампочка а электродвигатель, со всеми отсюда вытекающими. Так же как с освещением хотелось иметь управление и с механического выключателя так и с системы управления. Поэтому схема получилась такая: дискретный выход — контактор и в параллель кнопочный выключатель для каждого направления вращения.

Вентиляция. Тут все просто, её я отдал на откуп САУ, и не предусмотрел никакого другого управления, навряд ли я когда-нибудь захочу открыть/закрыть вентканалы не с апликейшена. Так что схема — два дискретных выхода — простенький привод Belimo LM24-T с ebay за 25$ без обратной связи.

Вот так выглядит привод смонтированный на вентиляционной заслонке:

Датчики движения, датчики освещенности, СО и температуры в комнатах. На рынке сейчас валом таких девайсов, но все с проприетарным интерфейсом и подключить их в свою доморощенную систему достаточно сложно, да и плюс упомянутая уже проблема с тем что каждый датчик пытаются продать как отдельное устройство в своём корпусе. Вот меньше всего хотелось бы на потолке видеть россыпь разных устройств, а как задумаешься что в них всех надо поменять батарейки так и страшно становиться. Также всегда остаётся вероятность того что производитель закроет открытое api своих устройств, и заставит вас пользоваться только своим приложением как недавно гугл поступил с nest и вся ваша целостная система развалится на куски. Поэтому я сделал свой девайс на AVR, назвав его “сенсортэг” и напаковал его всем что мне было нужно: датчик движения с цифровой подстройкой чувствительности, датчики освещенности, температуры, угарного газа, управляемую подсветку, ESP8266, RS485 c гальванической развязкой, 24В блоком питания. Получилось вот такое устройство, но в реалии ему нужно посвятить отдельную статью и не особо зацикливаться на нём в этой.

Автоматический полив. Казалось бы что тут сложного, должно быть самое простое устройство типа дискретный выход — соленоид на 24В. Но как оказалось что все клапаны полива на 24В но AC. Так что пришлось делать отдельный блок с трансформатором на 24В и блоком реле, который по 24В DC коммутирует 24В АС.

Датчики движения по территории участка. У охранных датчиков выходы это НР и НЗ контакт так что тут как раз всё просто, дискретные входы и всё, только вот не стоит забывать про разрядники(неплохо подходит вариант разрядников для патч панелей).

Резервное питание. Изначально это не планировалось, но со временем выяснилось что за пределами города пропадание электроэнергии это никакое не ЧП а вполне обыденное явление. И хотя, я считаю что система умного дома должна быть спроектирована так, что бы её можно было включить/выключить в любой момент без печальных для неё и дома последствий, но от резервного питания я не отказался. Решив что коль у меня уже есть мои сенсортэги на 24В, приводы на 24В, то всё питание САУ я сделаю 24В. Получилась неплохая связка mean well блока питания, mean well упса и аккумуляторов, работает, проверял.

После того как хардверное решение сформировалось вроде как в законченную систему можно было переходить к монтажным работам силовой части: прокладке силовых проводов, разводки силового щитка и разводке слаботочки. Проводов получилось пугающе много, но от выходных к выходным становилось все красивее и красивее, в итоге через месяц всё наладилось и заработало. Бонусом получилась возможность сделать временную панель управления светом и ролетами для строителей.

Следующим этапом было планирование щитка с модулями управления.

Топология системы:

Модули DI/DO. Нужно было прикинуть топологию системы, какие модули в неё входят, на каких контроллерах что работает. Тут существует масса вариантов реализации, и все они будут правильными если будут работать. Забегая вперед скажу что я остановился на системе из покупных модулей DI/DO, управляющем контроллере на Beaglebone black и вэбсервере на Raspberry Pi. Далее необходимо подсчитать все дискретные входы/выходы и их типы. Т.к. разрабатывать модули DI/DO не было никакого желания то я просто поискал на рынке уже готовые за вменяемую цену. Остановился на модулях Овен, в принципе они покрыли все мои нужды по управлению:

1. МВ110-8ДФ, как модуль дискретного ввода для сигналов 220В.
2. МУ110-16Р, для управления освещение, ролетами, вентиляцией и клапанами полива.
3. МВ110-16ДН, как модуль дискретного ввода для сигналов с уличных датчиков движения.

Подключаются данные модули в систему по интерфейсу RS485 ModBus, в принципе промышленный стандарт, так что с его имплементацией не должно возникнуть ни каких трудностей(можно написать самому поддержку основных команд или взять уже готовую библиотеку).

Контроллер. Для связи с моими модулями «сенсортэг», расположенными в каждой комнате и модулями Овен в щитке мне нужен был контроллер который мог бы их опрашивать по RS485 интерфейсу и имел Ethernet для общения с сервером. Рассматривал вариант использовать Wiren Board, но у них мало RS485 портов да и вот контроллер хотелось самому сделать. Контроллеру хочется посвятить отдельную статью, так что тут можно упомянуть что он сделан на Beaglebone black и имеет 3 гальванически изолированных порта RS-485 и питание 24В.

Система для контроллера Beaglebone black собрана на базе Buildroot и доведена до состояния запускаем билд — получаем готовый образ для SDшки. ПО Beaglebone black состоит из: коммуникационного ядра, MQTT gateway и Mosquitto server. Коммуникационное ядро, опрашивает RS-485 порты, формируя внутреннюю таблицу дискретных и аналоговых точек. MQTT gateway преобразует точки контроллера в значения MQTT топиков и передает их в Mosquitto server. Все доступно по этой линке.

Щиток управления и имитатор сигналов(освещение, ролеты и вентиляция):

ПО Raspberry Pi это Home Assistant. Меня порадовала эта система, она очень проста, поддерживает массу уже готовых устройств и позволяет очень гибко писать свои плагины на python. Я например, за пару недель написал себе собственные MQTT плагины для освещения, ролет, сигнализации и разных типов датчиков(освещение, СО, движения, температуры) и несколько видов автоматизаций, всё очень гибко и главное с низким порогом вхождения в систему. Ещё Home Assistant поддерживает интеграцию с Google Home и Alexa. Можно немного помучаться и сконфигурировать это самому, или сделать платную подписку на их сервис(5$ в месяц) и тогда процесс синхронизации Home Assistant и Google Home проходит за два клика. Как бонус мы получаем управление голосом, пока на английском, но обещают поддержку русского вот-вот. Выглядит это примерно так:

В этой статье я хотел дать овервью системы и пример конкретной реализации и не претендую на правильность выбранных мною решений. Кто-то может сказать что это туумач для дома, а кому-то может пойдет в пользу. В общем, не бойтесь это увлекательно, просто хорошо всё структурируйте и начинайте. Все идеи не приходят сразу, они появляются в процессе реализации, так что менять прийдется, и не раз. Далее планирую написать про разработку своего контроллера и сенсортега, что как программисту более интересно чем всё описанное тут.

планирование и подготовка своими силами / Хабр

С каждым днём мы всё больше и больше доверяем решение наших бытовых проблем компьютерной технике. То, что раньше было лишь научной фантастикой сегодня — реальность. Львиную долю времени мы проводим дома, поэтому было бы логично доверить современным компьютерным технологиям помочь нам поддерживать комфорт.

Итак, интеллектуально здание, или как его чаще называют — «умный дом». На сегодняшний день это очень не дешёвое удовольствие, но и мобильные телефоны когда-то стоили баснословных денег. Как же подготовить дом/квартиру сегодня, во время ремонта, дабы не пришлось штробить стены в будущем?

Об этом мы и постараемся поразмыслить в этой статье.

Что почём?

На российско-украинском рынке готовые решения начинаются от 2000 $ за базовые, не связанные между собой компоненты. За эту цену вы получите возможность блокировки трубопроводов при обнаружении утечек газа или воды. Не дёшево, но стоит ли ваше спокойствие этих денег?

Более продвинутые пакеты, в которые завязывается сигнализация, простейшее управление светом уже начинаются от 10 000 $.

А вот за ваши кровные 30 000+ $ вы уже получите полный пакет удовольствий с сенсорными панелями разнесенными по дому, с датчиками движения управляющими светом и многое другое.

Если речь идёт про обустройство квартиры не большой площади или дома в 1000 квадратов, то цена конечно же будет меняться в меньшую или бóльшую стоимость соответственно.

Все зависит от желаний и возможностей заказчиков.

Чего бы наворотить?

Безусловно, на сегодняшний день, законодателем моды в сфере интеллектуальных зданий является Билл Гейтс, с его очень дорогим домом площадью в 3700 квадратных метров.

Наиболее важным считается обеспечение целостности и сохранности жилища, а так же сохранение жизни его обитателей. Из этого следует:

• система обнаружения утечек газа с клапаном отключения подачи
• система обнаружения утечек воды с клапаном отключения подачи
• система обнаружения задымлённости/огня
• система безопасности (вторжение, видеонаблюдение)

Все эти системы можно завязать на автоматический вызов соответствующих служб реагирования, уведомление хозяина по телефону/смс, запуск иных сценариев (отключение подачи электричества, отключение вентиляции и т.п.)

Далее следует уровень комфорта:

• управление светом и подсветкой
• управление поливом
• управление вентиляцией, кондиционированием, отоплением, слежение за погодой
• управление механизацией здания (ролеты, ворота, калитки)
• управление электроснабжением (переключение на резервные источники питания, запуск генератора, контроль состояния батарей)
• управление аудио, видео системами

Все системы завязываются на один блок управления (центральный компьютер) с распределением радио-пультов, сенсорных панелей по дому. Подключаются различные сценарии. Например, по нажатию на кнопку «кино» автоматически закрываются ролеты, плавно выключается освещение, опускается экран, включается проектор, акустическая система.

Вывод: если даже придумать что-то новенькое, то скорее всего это можно реализовать. Всё зависит только от цены реализации.

На сегодняшний день на рынке представлен достаточно большой выбор датчиков, сенсоров, моторов, блоков управления. Купить можно и китайское, и брендовое оборудование. Цены и качество соответствующие. Для примера, диммер (плавное включение/выключение света) обойдется вам в районе 300 евро, а сенсорный экран, который попытаются вам «впарить» продавцы готовых решений будет стоить уже 1500. При этом в магазине такой же экран можно купить за 500 $.

Хочется, но дорого! Что делать?

Очевидным решением является подготовка квартиры/дома на стадии ремонта, а затем, когда послеремонтное финансовое положение оправится, либо когда все эти датчики и контроллеры упадут в цене — просто установить их на подготовленное место.

С чего начать?

Первое что надо сделать — составить список.

Тщательно продумать то, чем бы вы хотели управлять. На это лучше потратить несколько дней, опросить всех тех, кто будет жить в этом доме. После этого лучше отложить проект на несколько дней, а затем вновь перечитать его, внеся необходимые правки.

Второй шаг — решить ЧТО и ГДЕ будет установлено.

Этот шаг достаточно сложный, т.к. «не специалисты» могут допустить ошибки, однако если включить логику (aka common sense), то задача упрощается. Ведь вполне логично, что если речь идёт про «моторчик» управления жалюзи, то он должен располагаться в непосредственной близости от жалюзи, а если это датчик движения, то он должен располагаться в углах с наибольшим обзором.

После завершения этого шага, можно воспользоваться маленькой хитростью: существует достаточно большое количество форумов, где собираются застройщики, установщики и просто люди с опытом уже прошедшие через это. Не поленитесь, выложите ваши наброски на эти форумы, и послушайте что вам посоветуют. После этого, ваши задумки можно воплощать в жизнь.

И наконец — продумать и проложить коммуникации.

Сегодня очень много оборудования продается для «быстрой установки» с возможностью связи по радиоканалу. Это безусловно удобно, но влечёт за собой некоторые трудности. В частности для некоторых исполняющих элементов все равно нужна подводка электричества, а в сенсорных блоках придётся менять батарейки. Так что провода — наш друг.

На моменте проектирования без последующей установки не известно, оборудование какой фирмы будет использоваться, соответственно не до конца ясно по каким проводам будет передаваться сигнал. Можно попытаться угадать, но лучше сделать с запасом.

Поэтому проложив UTP кабель + обычный 3х жильный медный провод — можно покрыть сразу большинство существующих систем. Для подключения видео камер, лучше протянуть еще и коаксиальный кабель (такие камеры, обычно, гораздо дешевле IP камер).

И напоследок, пара маленьких хитростей

Вся разводка должна сходиться в щитках. Это касается и обычных комнатных выключателей света (даже до подключения разводки к «умному дому»). В этом случае переключение между системами, подключение новых контролирующих элементов будет сведена к простой коммутации.

ИК сенсоры управления оборудованием должны быть в зоне видимости этого оборудования. Соответственно для управления телевизором, кинотеатром, кондиционером необходимо проложить проводку в какую-то «потайную» точку напротив устройства. Это может быть и передняя кромка тумбочки, на которой стоит телевизор — лишь бы была видимость.

Высоковольтные и слаботочные кабеля должны быть разведены в отдельные щитки, и проводка по возможности должна лежать раздельно.

Очень желательно прокладывать кабельные каналы. При необходимости в этот кабельный канал можно будет затянуть новый кабель. Удобно сделать это можно с помощью пылесоса: засасываете пылесосом шерстяную нитку с завязанным шариком на конце, затем эту нитку привязываете либо к направляющей стальной проволоке, либо непосредственно к кабелю (если расстояние не очень большое) и вытягиваете.

Кстати, может кому-то будет полезно: для протяжки кабелей существуют специальные зажимы с петелькой на конце. Называется сей дейвайс «кабельный чулок».

Удачи в проектировании!

UPD: Хорошая статья о конструкторе из блоков управления умного дома, с примерами написания своего кода для контроля и управления.