Какую систему умного дома выбрать: обзор лучших комплектов-интеллигентов

Как понимать

Умный дом или домашняя автоматизация – это комплекс программных и аппаратных решений, позволяющих автоматизировать рутинные процедуры, повторяемые человеком почти ежедневно, и обезопасить его жилище. К таким относятся:

• отключение электроприборов;
• запирание замков;
• перекрывание воды;
• контроль над системами отопления и вентиляции.

Дополнительно обеспечивает:

• ведение видеонаблюдения;
• оповещение о протечках воды, вскрытиях замков;
• сигнал о проникновении в здание или появление в нём лиц, которые системой не опознаются;
• удалённое программирование бытовой техники, поддерживающей эту функцию.

Впервые в массах упоминание о таком доме появилось у фантаста Рэя Бредбери, в рассказе «Будет ласковый дождь», изданном в 1950 году. В СССР проект радиоэлектронного управления системами сооружений был продемонстрирован в 1987 году.

Возможная экономия – ещё одна особенность проекта. Да, для его реализации необходимо потратиться на оборудование, программное обеспечение (не всегда) и монтаж, но в последующие годы система может окупиться в экономическом плане. Потраченные на неё деньги можно вернуть.

Она умеет отслеживать потребление энергии каждым из электрических устройств. Чего стоит управление отоплением при наличии счетчика, например, когда уезжаете на несколько дней, или датчика, который уведомит о наличии дыма, проблем с водопроводом или незапертой двери.

Основных узлов в умном доме три:

• микроконтроллер – электронный мозг – управляет всеми компонентами системы;
• датчики или сенсоры – получают информацию из внешнего мира и передают контроллеру посредством отведённых для того интерфейсов (провода или радиосигналы);
• актуаторы – приборы, которые приводят в действие поступившие от пользователя или микроконтроллера команды.

В число последних входят умные розетки, выключатели и переключатели, клапаны, климат-контроллеры, сигнализаторы, видеокамеры. Для промышленных зданий к ним добавляются средства для обеспечения безопасности.

И всеми ими можно управлять со смартфона, ведь контроллер имеет доступ до интернета.

Да, при наличии определённых навыков, знаний и опыта, перехватить управление системой можно, но это чрезвычайно непросто, и вероятность того, что кто-то будет контролировать ваш умный дом очень низкая.

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.

Определение и возможности системы «Умный дом»

Понятие «умный дом» возникло от дословного перевода английского словосочетания «smart home». Такие системы являются частным случаем реализации на практике концепции «интернета вещей». Они включают всю домашнюю технику, которая доступна через сеть интернет.

Высокотехнологичные устройства комплекса известны также под другим названием «домашняя автоматизация». Оно произошло от термина «home automation». Современные модели данных систем отличаются гибкостью настроек: каждому владельцу доступно собрать комплект устройств и настроить его исходя из личных потребностей.

возможности

• организовать управление домашними электроприборами и электроникой в дистанционном режиме из любого уголка планеты (при наличии доступа к интернету), например, автоматизировать проветривание и обогрев помещений, полив растений;
• выполнить настройку бытовой техники таким образом, чтобы происходило ее включение только в определенных случаях или в заданное время (например, автоматический запуск кондиционера при повышении температуры в помещении выше заданного уровня);
• осуществлять управление входящими в систему устройствами голосовыми командами (в российском сегменте – это разработки Яндекс), выходить в сеть интернет и просматривать контент;
• контролировать и рационализировать расход электрической энергии, воды, газа и прочих ресурсов;
• повысить уровень безопасности эксплуатации жилья, благодаря использованию видеокамер, сигнализаций, датчиков горения и подобных устройств;
• продлить срок эксплуатации осветительных устройств;
• организовать развлечения и регулярное получение сведений о состоянии дома, удаленно контролировать доступ в помещения.

Управление «умным домом» может выполняться двумя способами: проводным и беспроводным. В первом случае используют панель с переключателями либо пульты дистанционного управления. При втором способе все процессы контролируют при помощи смартфона или компьютера, ноутбука, планшета.

Следует учитывать, что проводные системы являются более надежными, но и более дорогими. Их устанавливать нужно в большинстве случаев заранее перед ремонтом. Беспроводные комплекты оборудования доступно монтировать после ремонтных работ, но их сигналы могут искажаться, существует возможность перехвата.

Кому нужен умный дом?

Рост интереса россиян к умному дому очевиден, но не все понимают, что же это такое. Половина клиентов, которые к нам приходят, нуждаются в объяснении, как именно технологии автоматизации недвижимости могут решать их ежедневные проблемы. У них есть потребность в управлении жильем, в оптимизации своего быта, но как это может быть сделано, они пока не представляют.

В составе умного дома они видят домофон с видеонаблюдением и охранно-пожарную систему, но это, конечно, не так. Это всего лишь разрозненные инженерные элементы, а умный дом — это связь всех подсистем, централизованное управление освещением и кондиционированием, отоплением, контроль доступа, видеонаблюдение, контроль утечки газа и протечки воды, автополив и управление шторами. И все это осуществляется с помощью смартфона. Количество подсистем, которые можно включить в умный дом практически не ограничено.

Такая сложность современного жилья и создает потребность в умном доме. Вокруг нас стало слишком много электроники и ежедневных процессов, которые нужно рационально выстраивать, связывать друг с другом, контролировать.

Давайте представим большой загородный дом, в котором живет семья с детьми, в нем 7-10 комнат. Отходя ко сну, нужно следить, везде ли выключен свет и кондиционеры — представляете, сколько энергоресурсов будет потрачено зря, если этого не сделать? Вот тут и помогают сценарии умного дома — автоматическое выключение по времени, например. И не нужно ходить по дому и отключать все вручную. Или функция «все ушли»: хозяева покидают дом, и все электроприборы безопасно отключаются.

То есть чем больше площадь жилья, чем больше систем внутри него, тем очевиднее преимущества умного дома. И еще важный аргумент — экономия. В среднем «умные» системы понижают расходы в потреблении энергоресурсов на 20-30%, а опыт наших проектов говорит, что в полную силу умный дом начинает  «работать» на площади от 100 квадратных метров.

Профессиональное оборудование для умного дома живет примерно 10 лет, а затем требует замены из-за морального износа. Средняя стоимость оборудования — тысяча рублей на квадратный метр. В доме или квартире площадью 100 квадратных метров умный дом будет стоить от 100 тысяч рублей. А теперь можно представить, за сколько в среднем он окупит себя, экономя по 20-30% стоимости тепловых и энергоресурсов ежемесячно. По нашим подсчетам, полная окупаемость умного дома на такой площади — срок от 3 до 5 лет.

Лучшие системы отопления «Умный дом»

Климатическое оборудование, установленное в загородном доме, офисе или городской квартире, потребляет большой объем энергии. Основную часть времени жильцы или сотрудники компаний отсутствуют в помещении, что позволяет снизить температуру воздуха и сократить расходы на отопление без создания атмосферы дискомфорта. При использовании масляных обогревателей, конвекторов, инфракрасных нагревателей организовать управление климатом помогут умные розетки, которые будут контролироваться интеллектуальной электроникой. Предлагаем рассмотреть три комплекта, которые различаются сложностью монтажа, но обладают хорошим функционалом.

Hommyn Управление климатом KH-30-WZ

Разработка предназначена для управления обогревателем и увлажнителем воздуха. В составе комплекта центральный контроллер, выполняющий функцию координатора mesh-сети, детектор температуры и влажности, умная розетка. Передача информации между устройствами выполняется с помощью зашифрованного радиоканала. Контроллер получает данные, обрабатывает, запускает сценарии, отправляет push-уведомления на смартфон владельца недвижимости. Есть настройка хранения данных в облаке. К централи можно подключить сенсоры системы безопасности, автоматического освещения.

Для мониторинга климата помещения задаются параметры зоны, в которой сенсор измеряет температуру, влажность воздуха. Эти настройки корректируются с помощью приложения в смартфоне. Умные розетки связываются с контроллером по Wi-Fi, включают или отключают подключенное климатическое оборудование.

Достоинства:

• Два протокола связи;
• Элементы крепления в комплекте;
• Хорошие возможности для расширения;
• Чувствительные сенсоры.

Недостатки:

Не обнаружены.

BAS-IP KA-30

Контроллер, предназначенный для установки на DIN-шину. Используется для управления отоплением, кондиционированием. Регулирует скоростью работы кондиционера – выбирает один из 4 предустановленных режимов. Управляет четырьмя клапанами, анализируя информацию от внутренних и внешних датчиков температуры. Контролирует положение штор кондиционера, управляется с температурной панели.

Предназначена для многоквартирных домов, бизнес-центров, административных зданий. Можно перевести в ручной режим управления. Для питания необходимо напряжение 21-30 В. Работает при температуре от -5 градусов, что позволяет устанавливать в щитки, расположенные в подъездах и холлах.

Достоинства:

• Небольшие размеры;
• Продолжительный срок службы;
• Устойчивость к скачкам напряжения;
• Высокая скорость обработки информации;
• Простой монтаж.

Недостатки:

Высокая цена.

Rubetek RK-3591

Дачный вариант «умной розетки», предназначенный для подключения обогревателя. Встроенные сенсоры температуры, влажности обеспечивают контроль над основными климатическими показателями в помещении. Информирует пользователя о превышении предустановленных параметров. Может работать в паре с кондиционером, увлажнителем воздуха, инфракрасным обогревателем.

При работе не требуется постоянный контроль пользователя: управление осуществляется по сценариям в автоматическом режиме. Информация отправляется на мобильное приложение, установленное в смартфоне или планшете. Передача данных по Wi-Fi через домашний или мобильный роутер. Допускается подключение климатической техники, мощностью 2,3 кВт, справляется с пиковыми нагрузками в 3 кВт.

Достоинства:

• Термостойкий пластик корпуса;
• Предупреждение о слабом заряде батарей;
• Дальность срабатывания детекторов 30 м;
• Простой монтаж сенсора;
• Низкая цена.

Недостатки:

Нет возможности для расширения функционала.

Какие бывают экосистемы и какую лучше выбрать

Экосистема определяется как управление умным домом с центрального пульта или удаленного доступа. Как же сделать его «умным»? Есть только два варианта:

1. Соберите схему своими руками, используя различные втулки. Для каждого устройства вручную выберите и настройте свой плагин. Управлять с помощью неудобных приложений.
2. Купите готовый стартовый комплект, затем начните покупать совместимые устройства, подключите их к концентратору, загрузите специальное приложение на свой смартфон и наслаждайтесь своим умным домом.

Во втором случае пользователь получает готовое решение и гарантированный результат. В этом случае сумма инвестиций может быть вполне демократичной. Вам нужно приобрести только базовый комплект, включающий в себя мониторинг безопасности в случае пожара, утечки воды или взлома. Сборка комплекта «из коробки» занимает не более часа, включая распаковку. Конфигурация не требуется. Другие устройства можно приобрести и установить по мере того, как вы «войдете в привычку» и будете экономить. Кроме того, рынок Интернета вещей растет так быстро, что некоторые компоненты, действительно дорогие сегодня, через год будут вполне доступны.

Одним из решающих факторов при выборе товара является его цена. «Я не настолько богат, чтобы покупать дешевые вещи». Это афоризм, приписываемый одному из Ротшильдов, и с ним трудно не согласиться. Дешево — не значит качественно. Поэтому не стоит тянуться за товарами с самой низкой ценой. На рынке есть предложения от нескольких сотен до нескольких тысяч долларов.

С другой стороны, для небольшой квартиры не нужен дорогой проект. Поэтому при определении цены продукта лучше выбрать что-то в среднем ценовом диапазоне. Оборудование по такой цене будет обладать необходимой функциональностью и достаточной надежностью.

Наиболее популярные модели

Apple HomeKit

Продукт увидел свет в 2014 году. Она предлагала возможность управлять бытовыми приборами с iPhone с помощью одного приложения — Home. Им можно управлять с помощью голоса, отдавая команды вашему персональному помощнику Siri. Вам даже не нужно разблокировать свой iPhone. Все, что вам нужно сделать, это проснуться утром и попросить Siri открыть шторы в спальне и включить кофеварку. Команда выполняется мгновенно.

Amazon

Развивая столь успешную идею управления с помощью голосового помощника, в том же 2014 году компания Amazon порадовала пользователей своей колонкой Amazon Echo, «вставив» в нее помощника по имени Alexa. Это устройство сочетает в себе функции музыкального центра и контроллера. Вы также можете общаться с ним голосом, отдавая определенные команды. Alexa будет делать именно то, что вы ей скажете.

Google Home

В 2016 году Google выпускает колонку Google Home и голосовой помощник Google Assistant. В 2018 году создается приложение для управления Google Home для смартфонов. В том же году была выпущена колонка Apple HomePod с помощником Siri, с которым пользователи уже знакомы.

Xiaomi

В 2014 году на рынке появляется продукт от китайской компании Xiaomi. В комплект Smart Home Suite входят:

1. интеллектуальная розетка;
2. камера наблюдения;
3. умная лампочка;
4. инфракрасный блок управления.

Приложение MiHome устанавливается на смартфон для соединения этих компонентов в единую схему. Связь устанавливается по протоколу Wi — Fi 2,4 ГГц.

Платформа Xiaomi отличается от Apple HomeKit, Amazon, Google Home не только ценовой доступностью. Компания запустила производство множества IoT-устройств различных типов, от чайников до холодильников, встроенных в структуру умного дома.

Помимо упомянутых выше брендов, свои разработки запускают и другие известные производители:

• Редмонд. Он отличается самым широким выбором устройств, которыми можно управлять из одного приложения.
• Ajax Systems. Предлагает эффективную систему безопасности, способную различать людей и домашних животных.
• TP — Ссылка. Использование ретранслятора Wi-Fi для устранения «мертвых зон». Включает PTZ-камеры и интеллектуальную розетку.
• Гал. Предлагает очень простой базовый пакет по доступной цене, с подробными инструкциями.
• Ростелеком. Стартовые комплекты безопасности можно приобрести дешевле, воспользовавшись акциями и скидками для своих пользователей.
• Рубетек. Предлагает отличные упакованные наборы с множеством опций.

И это далеко не полный список производителей.

Оборудование

Оборудование подразделяется на два типа: инженерия и управление. К первому типу относятся все устройства, функционирующие за счет отданных им команд. Второй тип оборудования управляет инженерными коммуникациями первого типа. Работоспособность всех автоматических датчиков, блоков и контроллеров обеспечивается единой панелью управления, которая доступна только домовладельцу.

Комплект EasySmartBox-B2 — Умный дом в коробке

Большинство производителей умных домов — из Европы и США. Умные дома в России изготавливают компании Рубетек, Domintell, INSYTE и другие. Однако, сколько бы производителей не было на этом рынке, каждый из них предлагает свой подход к созданию систем автоматизаций.

Проводной тип

Главную роль в этой системе играет информационная шина (чаще всего это специальные кабели), которая связывает все управляющие устройства и передает их команды к инженерным устройствам. Такой умный дом очень надежен и имеет высокую скорость работы, однако требует немалых трудозатрат во время разработки проекта и установки оборудования.

Производством и внедрением данных систем занимаются компании Siemens, Schneder Electric, Creston, Beckhoff, Legrand и другие.

Беспроводной тип

Данная система не нуждается в проектировании и прокладки кабелей, поскольку все управляющие команды следуют по радиоканалам. Однако эта система очень чувствительна к качеству радиосвязи. Любые помехи, создаваемые бытовой техникой или радиотелефонами могут отрицательно сказаться на функционировании системы беспроводной автоматизации.

Комплект Умного дома Fibaro Starter Kit

Беспроводные системы производят компании Jung, Merten, Teleco, Delumo.

Централизованный тип

Преимущество системы централизации содержится в свободно программируемом центральном контролере, который позволяет использование любого желаемого оборудования и создание сценариев любой сложности. Таким образом, система может умнеть и совершенствоваться, все больше облегчая жизнь хозяина дома. Единый интерфейс значительно облегчает управление всеми устройствами. К тому же, централизованная система может быть проводной или беспроводной. Определенные минусы этого типа «умного дома» — высокая стоимость программирования контроллера и установки системы.

Сенсорные панели Creston TPS-6X и TPMC-3X

Известные поставщики такого оборудования — AMX, Vantage, Creston, Z wave, Beckhoff, Эктострой.

Децентрализованный тип

Одно из самых популярных решений при создании «умных домов» — децентрализация оборудования. У каждого устройства в такой системе имеется энергонезависимая память, заключенная в микропроцессор. В случае неисправности какого-либо устройства, общая работоспособность системы остается на прежнем уровне. Имеется возможность установки дополнительного логического блока, с помощью которого осуществляются необычные сценарии.

Пульт управления Gira

Разработкой подобных систем занимаются компании Berker, Gira, Lithoss, ABB, Lutron, HDL и другие.

Открытый протокол

Специальный язык, при помощи которого устройства общаются между собой. Основным протоколом является KNX — единый стандарт среди производителей устройств для автоматизации. KNX служит гарантом качества и позволяет подбирать оборудование, исходя из его дизайна, характеристик, стоимости и т.д.

Закрытый протокол

Производители нередко выпускают автоматизированные системы с протоколом закрытого типа. Это позволяет облегчить труд программистов и сэкономить на изготовлении оборудования. Соответственно, стоимость «закрытых» систем более демократичная. Недостатком этого варианта является сам поставщик оборудования, устанавливающий свою монополию и не допускающий использования устройств от сторонних изготовителей.

Выключатели марки Vitrum Eikon Ev

Системы с закрытым протоколом производят компании Vimar BY-ME, HDL BUS PRO, Zennio и другие.

Перспективы

Разработчики считают, что возможности интеллектуальных систем управления далеко не исчерпаны и находятся на начальной стадии развития. Несмотря на широкий функционал, потенциал подобного оборудования огромен. В будущем планируется расширить технологии и возможности, включив контроль не только технических и инженерных устройств, но и физического состояния жильцов. Системы будущего смогут слышать сердце и дыхание человека, анализировать его поведение, а при необходимости самостоятельно вызвать скорую медицинскую помощь или предупреждать о критическом состоянии организма.

Состав оборудования «умного дома»

Комплекты АСУЗ от различных производителей включают в свой состав одинаковые по функциям виды устройств. В систему «home automation» входит такие типичные виды оборудования:

1. 1. Контроллер (или по другому хаб). Он является «мозгом», объединяющим все устройства в общую систему и корректирующих их работу. Хаб анализирует поступающие данные и реагирует на изменения в окружающей среде согласно заложенной программе.
   2. Актуаторы. Под данным термином понимают устройства, которые предназначены для выполнения команд контроллера.
   3. Датчики (сенсоры). Данные приборы собирают информацию об окружающей среде и бытовой технике. После чего передают ее на хаб.

Актуаторы – это наибольшая группа. К ней относятся, например, следующие устройства:

• клапаны на трубах;
• электромеханические приводы, которые устанавливают для открытия и закрытия оконных ставен, ролетов, жалюзей, ворот гаражей и дворов, дверей;
• противопожарные сирены и оборудование для пожаротушения (может использовать кроме воды также порошки);
• выключатели и розетки;
• электронные замки.

Постоянно на рынке появляются новые разновидности актуаторов, которые совместимы с «home automation». Также усовершенствуются и существующие модели устройств. У домов по сравнению с квартирами больше вариантов оснащения, например, могут использоваться системы полива.

В комплектах «smart home» применяются различные виды датчиков (классифицируются по назначению), например:

• движения;
• присутствия;
• дыма (горения);
• открытия дверей;
• температуры;
• влажности;
• разбития стекла;
• утечки газа;
• звука;
• протечки воды.

При использовании беспроводного типа подключения сенсоров к контроллеру связь между данными элементами системы может осуществляться несколькими способами:

• по Bluetooth;
• по Wi-Fi;
• через радиоканал на частотах 868, 869 МГц либо 2,4 ГГц.

Последний вариант является наиболее распространенным. Охране либо владельцу дома информация от системы поступает через интернет или при помощи мобильной связи. Передаваемые данные шифруются.

Выполнить домашнюю автоматизацию можно несколькими способами:

• приобретя готовый комплект «умного» оборудования;
• самостоятельно собрать систему из отдельных элементов (розеток, датчиков), например, на базе конструктора ARDUINO.

Своими руками можно автоматизировать комнаты постепенно, начав с малого, например, нескольких розеток, ламп, датчиков. При таком варианте следует учесть, что для реализации проекта понадобятся определенные знания и навыки работы. Даже незначительная автоматизация домашних процессов приводит к улучшению комфортности проживания.