Что такое умный дом: принципы функционирования, устройство, проектирование и советы по сборке

Разнообразные инженерные решения, которые объединены под термином «Умный дом», обеспечивают пользователям комфорт и безопасность. Однако существует множество различных типов оборудования, каждое из которых решает свои специфические задачи.

Давайте подробно рассмотрим, что же такое умный дом, а затем перейдем к практическим шагам по улучшению качества жизни. Учитывая высокую стоимость комплектующих, нет места для ошибок.

Как устроена такая система?

Каждый набор электроники для умного дома представляет собой сложное высокотехнологичное устройство, спроектированное для автоматизированного и в большинстве случаев централизованного управления, позволяющего гибко управлять бытовыми системами в квартире или доме.

Ключевые функции умного дома

Интеллектуальные модули системы способны создавать оптимальные условия в помещениях, включая регулирование температуры и микроклимата.

Для достижения этой цели осуществляется управление различными обогревателями, кондиционерами, вентиляционными системами и другими схожими устройствами.

Система управления получает данные о температуре и влажности воздуха и передает сигналы нужным устройствам.

Так, например, если в комнате становится слишком жарко, система включает кондиционер и отключает отопление, если оно работало. Это обеспечивает координацию всех процессов в системе.

Более подробно о климатическом контроле и его особенностях можно узнать далее.

Современные интеллектуальные решения для помещений не только значительно повышают уровень жизни, но и способствуют экономии электроэнергии до 30-40%. Однако стоит учитывать, что высокая стоимость оборудования может не окупиться сразу.

Комплексный «Умный дом» способен управлять множеством устройств, относящихся к:

• освещению, как внутреннему, так и наружному;
• резервным источникам питания, включая аккумуляторы и генераторы;
• контролю потребления электроэнергии;
• отоплению и охлаждению;
• обогреву отдельных частей здания;
• водоснабжению;
• канализации;
• фильтрации;
• определению аварийных ситуаций (например, утечек газа или воды, проблем с электросетью);
• мониторингу состояния оборудования.

Кроме того, система может контролировать сигнализацию, камеры наблюдения и множество других устройств, в том числе шторы, окна, телевизоры и аудио- и видеотехнику, расположенные по всей квартире.

Функции и характеристики интеллектуальных систем могут быть адаптированы под любые условия, создавая гибкое управление всей домашней электроникой, отопительными и осветительными устройствами.

Некоторые процессы могут включать как часто используемые, так и редкие функции. Например, управление температурой и яркостью освещения относится к первой категории, а настройка подачи теплого или холодного воздуха — ко второй.

Современные системы позволяют устанавливать различные режимы в разных комнатах. Например, температура в детской может быть высокой, а в коридоре — низкой, поскольку в нем нет необходимости в отоплении.

Система может также контролировать уровень влажности в ванной комнате и качество воздуха на кухне.

Электроника способна учитывать множество нюансов. Например, вечером в спальне может автоматически подниматься температура, что способствует хорошему сну и легкому пробуждению.

Комплексные решения, которые управляют всеми важными процессами в доме, являются наиболее эффективными.

Тем не менее, существуют и более простые системы, которые способны выполнять одну конкретную функцию, например, управление обогревателем на даче.

Диммер, устанавливаемый в электросеть для регулировки яркости светильников, также можно отнести к интеллектуальным устройствам.

Как работает и устроена система?

Разберем, как функционирует система умного дома и каких она бывает. Основной компонент любого комплекта — это процессор, который является мощным и современным компьютером.

Работа процесса зависит от программного обеспечения с множеством предустановленных режимов, что облегчает процесс настройки для пользователя.

Чаще всего, пользователям нужно лишь задать необходимые параметры, например, температуру, и активировать нужную программу.

Блок управления затем сравнивает текущие значения с установленными параметрами. Вся информация поступает от встроенных контролеров и датчиков, которые размещены в каждом помещении.

Принцип работы интеллектуальных систем заключается в том, чтобы предоставить удобство, гибкость и простоту в управлении всеми приборами. Это позволяет минимизировать участие пользователя, повысив эффективность и безопасность эксплуатации; в идеале пользователь получает удовольствие от работы системы, почти не задумываясь о ее функционировании.

Если данные, полученные в реальном времени, не соответствуют заданным, то блок управления отправляет команды для корректировки. Это обеспечивает нормальное взаимодействие всех компонентов системы.

Например, чтобы повысить температуру в комнате, сначала выключается кондиционер, а затем включается обогреватель, что позволяет сократить потребление электроэнергии до 40% и избежать перегрузки электросети.

Классификации умного дома

Производители учитывают потребности различных пользователей, в результате чего на рынке доступны разнообразные типы интеллектуального оборудования.

• проводные;
• беспроводные.

В первом случае элементы системы, такие как командный блок и датчики, соединяются проводами.

Преимущества проводных систем заключаются в высокой точности выполнения команд, так как риски перегрузки линии минимальны. Также оптоволоконные кабели обеспечивают быструю передачу сигналов.

Тем не менее, монтаж проводных систем может быть сложным, требующим проложки и скрытия большого количества кабелей, что увеличивает затраты на строительные материалы, и идеально подходит для выполнения во время ремонта.

Кроме того, прокладка проводов занимает довольно много времени.

Каждое жилое помещение включает в себя различные устройства для решения потребностей, таких как отопление и освещение. Умный дом может управлять всеми этими функциями или отдельно, в зависимости от потребностей пользователя.

Гибкость и адаптивность — важные преимущества любого интеллектуального решения.

Беспроводные системы, в отличие от проводных, используют радиосигналы для связи между компонентами.

К основным преимуществам беспроводных решений относится простота установки. Они не требуют кардинальных изменений в интерьере и не требуют дополнительных затрат на материалы, что делает установку быстрой и легкой.

Однако беспроводные системы имеют ограничения по функциональности из-за радиосигналов, и пользователю часто необходимо заменять батарейки, что создает дополнительные расходы.

Также возможна классификация систем умного дома по типу управления — централизованное или децентрализованное.

Хотя централизованное управление является важным преимущество многих комплектов систем, децентрализованные варианты также имеют свои плюсы, так как они позволяют уменьшить последствия отказа отдельных компонентов.

Использование децентрализованных систем повышает надежность ключевых функций. Например, для защиты помещения от несанкционированного доступа лучше использовать две децентрализованные системы, чем одну централизованную.

Множество людей уверены, что возможность централизованного управления всем оборудованием в их доме – это одно из главных достоинств концепции умного дома. Однако такая точка зрения не всегда верна, ведь отдельные децентрализованные решения могут значительно повысить уровень безопасности, надежности и эффективности интеллектуального управления. Например, системы безопасности (как показано на изображении) и датчики для выявления аварийных ситуаций имеют свои плюсы.

Существенным недостатком одновременного использования различных систем умного дома является сложность их настройки и работы.

Это происходит из-за увеличения числа компонентов: каждая децентрализованная система располагает собственным процессором, что порой создает трудности при взаимодействии или управлении пользователем. Кроме того, такая ситуация также может привести к увеличению стоимости всего оборудования.

Поэтому децентрализованные решения стоит применять лишь в тех случаях, когда их преимущества очевидны в сравнении с возможными недостатками.

Следует отметить, что системы различаются по типам протоколов, среди которых:

Первая группа включает решения, управление которыми осуществляется на языке, разработанном различными производителями.

Плюсы такой категории оборудования заключаются в их функциональности, доступности и универсальности, что обеспечивает широкий выбор компонентов для сборки. Однако, зачастую, перед совместным использованием их требуется адаптировать, что не исключает возникновение неисправностей.

Закрытыми системами называют те, которые контролируются на языке, созданном конкретным производителем, что позволяет использовать только компоненты, произведенные им.

Это снижает универсальность и функциональность, но обеспечивает высокую совместимость устройств и приборов.

Схема интеллектуальной системы управления

Набор оборудования для умного дома можно сравнить с конструктором, из которого можно собрать различное.

Таким образом, пользователю, собирающему у себя дома такую систему, будет сложно найти универсальную схему, подходящую для его конкретных условий, как, например, стандартное решение для трехкомнатной квартиры или дома определенной площади.

Каждое помещение имеет свои нюансы, а владельцы – свои предпочтения и бюджет. Следовательно, для каждой ситуации используются разные управляющие элементы и исполнительные устройства.

В конечном итоге, проект схемы придется разрабатывать самостоятельно или с привлечением специалистов. Исключение составляют лишь простейшие реализации умного дома или децентрализованные системы, которые тоже не отличаются сложностью.

Классическим примером может служить схема подключения диммера в электрическую сеть в сочетании с датчиком движения, так как она является стандартной и широко применимой.

Тем, кто стремится самостоятельно собрать интеллектуальную систему, стоит помнить о необходимости наличия определенных знаний и навыков в различных областях. Например, на изображении представлен графический интерфейс, используемый для управления, контроля и получения необходимой информации. Он создается для каждого конкретного случая индивидуально методом программирования.

Тем не менее, даже в таких ситуациях рекомендуется консультироваться со специалистами. Это объясняется тем, что все системы функционируют от электроэнергии, и незнание может привести к серьезным последствиям, таким как пожары, поражения электрическим током или поломки дорогостоящих компонентов.

Рекомендации по самостоятельной сборке

Учитывая высокую стоимость интеллектуальных систем и дополнительные расходы на их установку, которые могут достигать 50% от цены комплекта, самостоятельная установка позволит значительно сэкономить.

К тому же, этот процесс приносит удовольствие, и создание умного дома своими руками, начиная с разработки проекта, можно рассматривать как хобби.

Один из центральных советов для тех, кто хочет самостоятельно собрать интеллектуальную систему, заключается в том, что пред началом работ необходимо составить проект. Это поможет выявить множество нюансов и избежать ошибок.

Важно понимать, что не каждый желающий сможет выполнить монтаж такой системы своими силами — для этого необходимы определенные знания и навыки.

К ним относятся:

1. Умение работать с электроприборами. В этой области нужны обширные знания, включая навыки надежного соединения элементов конструкции и кабелей. Также требуется умение в сборке электрощитов, понимание принципов работы современных электроприборов и соблюдение правил безопасности.
2. Навыки программирования для различных операционных систем. Поскольку при каждом монтаже умной системы необходимо создавать графический интерфейс для дальнейшего управления.
3. Знания принципов работы современных автоматических систем. То есть хотя бы базовое понимание типов контроллеров, их входов и выходов, а также совместимых датчиков и оборудования.
4. Понимание алгоритмов работы системы в целом и отдельных ее компонентов.

Если у вас есть все вышеизложенные навыки, можно приступать к подготовительным этапам. В первую очередь, нужно определить задачи, которые должен решать комплект оборудования.

Ключевым моментом при самостоятельной сборке умного дома является необходимость высокого качества монтажа. Игнорирование этого аспекта может привести к некорректной работе системы, снижению уровня безопасности и другим проблемам.

После этого следует выяснить, возможно ли технически реализовать задуманное — выдержит ли электросеть, достаточно ли характеристики компонентов. Также необходимо исследовать помещение для определения мест установки и убедиться в наличии средств для покупки оборудования.

Только после этого можно перейти к разработке рабочего проекта будущей системы.

Если исследование помещения для определения оптимального места установки отдельных частей системы умного дома можно выполнить самостоятельно, то разработка проекта потребует профессиональных знаний.

При отсутствии опыта или уверенности в своих силах лучше обратиться за консультацией к специалистам перед началом монтажа или после, чтобы осуществить проверку. Это снизит риски ошибок и возможные финансовые потери.

Даже если у вас достаточно практических навыков, рекомендуется начинать с простейших вариантов интеллектуальных систем.

Следует найти комплект, состоящий из контроллера, датчиков и другого оборудования, способного решать одну важную задачу.

Например, это может быть контроль за утечками воды, система видеонаблюдения или управление яркостью освещения. Затем стоит тщательно изучить все аспекты.

Такой подход позволит приобрести практический опыт, найти квалифицированных специалистов для помощи, а также избежать значительных финансовых рисков, если интерес к системе затихнет или что-то пойдет не так.

Если вы приняли решение самостоятельно собрать систему, начните с простейших технологий. Это поможет вам набраться опыта и понять, есть ли у вас желание заниматься этим дальше, при минимальных затратах.

При первой попытке собрать интеллектуальную систему желательно обратить внимание на оборудование, управляемое контроллерами Beckhoff, Siemens, ОВЕН и аналогичными. Они являются свободно программируемыми, простыми в эксплуатации и подходят для решения различных задач.

Совместно с представителями этих контроллеров можно использовать специальное программное обеспечение для управления системой с компьютера на Windows, планшета или смартфона с iOS и Android, что упростит процесс изменения сценариев.

Кроме того, это позволит оперативно модифицировать интерфейс, добавлять новые или удалять ненужные элементы. При этом все вышеописанное может сделать любой пользователь, обладающий базовыми навыками программирования. Например, управляющее программное обеспечение Easy Home совместимо со всеми популярными операционными системами, упомянутыми выше.

Выводы и полезное видео по теме

Первое видео ознакомит с возможностями умного дома, деталями комплектации простейших систем и методами их самостройки.

Следующий видеоматериал также будет посвящен самостоятельному монтажу интеллектуальных систем.

Современная умная автоматика не только способствует улучшению комфорта, но и повышает уровень жизни всех обитателей дома. Однако для этого необходимо разобраться в основах функционирования системы «умный дом».

В противном случае владельца может ожидать не только разочарование, но и значительные финансовые потери, так как функциональные комплекты стоят немалых денег.

Есть вопросы по теме статьи? Или можете дополнить наш материал полезной информацией о принципах работы системы «Умный дом»? Пожалуйста, оставляйте ваши комментарии и делитесь опытом в специальном разделе ниже.