Суть прожекта предложенного в 1970 году не поменялась и сегодня. Умный дом – это, в первую очередь комплексная система автоматизации жилого здания.
Все в одних руках
Задачи, которые выполняет умная автоматика, могут быть различны, расставить в них приоритеты должен сам хозяин здания. Для оценки всего функционального потенциала, полезно будет привести примерный список систем жилого комплекса, которые интегрироваться в единое звено:- горячее и холодное водоснабжение;
- газораспределение;
- поддержание комфортного климата внутри помещений;
- контроль и управление доступом (включая оснащение электроприводами всех дверных и оконных конструкций);
- противопожарная автоматика;
- видеонаблюдение, внутреннее и внешнее;
- противоаварийный мониторинг (отслеживает утечки газа, воды, деформацию несущих стен здания и прочее);
- обеспечение бесперебойного энергоснабжения (автоматическое включение резерва и аварийные источники питания);
- информационный комплекс (сотовая связь, внутренние и внешние компьютерные сети);
- централизованное управление всей бытовой техникой дома;
- телесигнализация или GSM-мониторинг;
- удаленное управление или телемеханика.
Довериться профессионалам или «кустарный» промысел?
Частные дома, при всей однотипности коттеджной застройки, не похожи друг на друга. Финансовые возможности и жизненные ориентиры их владельцев, также не идентичны. Поэтому и пути реализации одной и то же идеи могут быть различны. Современные коммерческие структуры предлагают широкий спектр готовых решений по построению полностью или выборочно автоматизированного жилого дома. Однако эти проекты помимо своего основного преимущества — высокой надежности, имеют и ряд существенных недостатков: высокую цену, ограниченные возможности модулей управления, закрытость всей структуры от изменения пользователем и не высокую гибкость настройки под конкретные условия. Создавая рукотворную систему автоматики, ценители творческого процесса и любители не тривиальных задач получат недорогой, многофункциональный, абсолютно управляемый, гибкий и открытый проект, который всегда можно улучшить или доработать. Дорогу осилит идущий, а эта статья немного облегчит Ваш путь.Серверный модуль
Даже неопытный пользователь без труда догадается, что ядром каждого автоматизированного комплекса является персональный компьютер, функционирующий совместно с программируемыми логическими контроллерами. При использовании только набора ПЛК лэптоп поможет отобразить служебные параметры системы и комфортно запрограммировать сами контроллеры. Для начала рассмотрим требования к ПК, входящему в состав умного дома. Технически, для реализации задуманного, будет достаточно компьютера скромной конфигурации. Например, одноядерный Pentium частотой порядка полутора гигагерц, четвертью гигабайта оперативной памяти и жестким диском на 40 Гб обеспечит необходимый минимум производительности. Однако для комфортной работы создаваемого сервера, лучше выбрать более многозадачный ПК, с большим объемом жесткого диска. Особое внимание следует уделить, качеству блока питания. Это наиболее уязвимое место лэптопов. Рекомендуется использовать корпус с двумя источниками питания, синхронизированными и объединенными по выходным сетям. Другим «слабым» звеном домашним ПК является вращающиеся элементы системы охлаждения, которые по возможности нужно исключить из конфигурации. В случае установки штатной видеокарты и жесткого диска со стандартной скоростью 7200 об/мин в корпусе остается всего один компонент, требующий активного отвода тепла – центральный процессор. Но и эту проблему можно легко обойти, например, установив материнскую плату на базе Intel Atom Duo Core с пассивной системой охлаждения. По возможности выбранный компьютер должен обладать большим количеством интерфейсных входов и выходов (USB, LAN и подобные им) Такое многообразие портов и разъемов значительно облегчит в дальнейшем подключение к серверу внешних устройств и созданию на его базе многоуровневых схем информационного обмена.Логический контроллер
Выбор программируемого логического контроллера (или нескольких подобных устройств) не столь однозначен. Номенклатура промышленных ПЛК представленных на рынке поражает своим разнообразием. Окончательно сформировать требования к необходимым контроллерам возможно только после составления четкого технического задания. Попробуем систематизировать процедуру выбора и выделить ключевые параметры ПЛК. Технические критерии оценки:- количество аналоговых каналов ввода/вывода;
- число дискретных входов/выходов;
- быстродействие;
- уровни напряжений платы ввода/вывода.
- потребляемая мощность по цепи питания;
- рабочий температурный диапазон;
- требования к качеству питающей сети.
- удобство и функциональность;
- надежность;
- стоимость;
- гарантийные обязательства производителя.
Связи бывают разными
Ядро вселенной выбрано, а приблизительный список «солнечных систем», которые должны стать ее неотъемлемой частью приведен еще во втором разделе. Осталось решить, как будет соединена каждая функциональная часть с центральным сервером всего комплекса. В бытовых условиях наиболее популярными платформами связи являются:- LANDrive (и ее современный аналог LANDrive2) – это наиболее доступная платформа формирующая общие шины данных для распределенных систем управления. На физическом уровне LANDrive представлена стандартом RS-485, на программном протоколом Modbus/RTU. Большая часть современных бытовых приборов поддерживают работу с этой платформой. Её использование станет наилучшим техническим решением для построения сети умного дома, единственным недостатком которого является высокая стоимость необходимого оборудования.
- Х10 – специальный протокол передачи данных для электрических устройств. Связь формируется по средствам самой электропроводки, реже в радиочастотном диапазоне. Положительный момент использования подобного протокола только один – не требуется прокладывать дополнительные линии связи к каждому элементу электрической сети. Негативных моментов гораздо больше: периодические ложные срабатывания, слабая помехозащищенность, плохая совместимость компонентов от разных производителей.
- Z-Wave – созданный специально для систем домашней автоматизации протокол передачи данных. Связь между бытовыми электронными устройствами осуществляется при помощи встраиваемых в них радиочастотных модулей. Основным плюсом этой системы является низкая стоимость ее модулей и оптимизация самого протокола для передачи большого количества простых команд. Из минусов особо выделяются: небольшое расстояние беспроводной передачи и слабая защищенность сети от доступа извне.
- 1-Wire – информационная шина двух направлений, характеризующаяся малой скоростью передачи данных. Применяется для соединения в единую сеть простых измерительных устройств (датчиков). Основным достоинством является простота монтажа (для подключения любого устройства необходимо только два провода: информационный и заземляющий) и большая длина отходящих линий (до 300 метров).