Умный дом своими руками

В этой части темы статьи Умный дом, хотел бы поделиться своим опытом в области построения системы в частном доме из подручных средств. В предыдущих статьях я упоминал о составе и о применяемых технологиях в разработке данной системы. С многими людьми и специалистами соглашусь, что данное название дает возможность продать данный продукт, как можно более дороже и быстрее. Ведь зачастую простой регулятор (диммер) для ламп, который известен каждому с момента их появления на рынке, маркетологи умудряются привязать к ним название «Умный дом».

Ведь у каждого человека имеются свои задачи и свое представление о том, как и что дать в управление «электронному мозгу». Однако для конечного потребителя важно то, что при всем обилии задач, которые могут выполнять такого рода системы, существует всего лишь два основных подхода к реализации:

  1. Купить готовую систему автоматизации дома
  2. Попробовать сделать все самостоятельно

Что дают нам готовые решения по системе:

Преимущества:

  • Отработанная технология, надежность
  • Готовые модули, с помощью которых можно решать основные задачи

Недостатки:



  • Высокая цена
  • Как правило, не очень большая гибкость управляющего модуля
  • Ограниченные возможности управляющего модуля
  • Закрытость технологии и/или протоколов и/или схемотехники
  • Отсутствие или недостаточные возможности для сопряжения с другими системами дома.

А теперь попробуем посмотреть на все с другой стороны - стороны потребителя и проектировщика в одном лице. Низкая цена, гибкость, функциональность, совместимость казалось бы несовместимого, но при этом отсутствие готовых модулей, технической поддержки и неопределенная надежность. Все эти аргументы говорят о том, что дешевле самому запроектировать и смонтировать систему у себя дома :

  1. В моем понимании важно, чтобы «Умный Дом» или система домашней автоматизации строились на открытых стандартах, протоколах, из доступных в любом магазине  дешевых компонентов.
  2. Нужно максимально использовать накопленный опыт людей, по возможности не "изобретая велосипед".
  3. В процессе создания мы должны получить не только работающую систему,  но так же и знания. Кроме того, мы можем с интересом и творчески провести свободное время.

Вот такая философия. Можно возразить? Конечно! Что из этого выйдет?!

 

Компьютер всему голова

Принципиальным и, даже сказал бы, идеологически важным элементом системы является центральный блок управления. С моей точки зрения таким блоком должен быть компьютер для большой системы или контроллер для маленькой. Компьютер в роли головы системы обеспечивает универсальность, гибкость, расширяемость, простоту в использовании. С помощью компьютера можно решать огромное количество совершенно различных задач в рамках одной системы. Гигантское количество доступного программного обеспечения, библиотек, фреймворков, позволяют насытить центральный мозг системы обширнейшей функциональностью. В компьютере есть практически все для аппаратного и программного объединения различных элементов в единую систему.

Современное движение производителей оборудования к использованию широко распространенных протоколов и стандартов (RS232, RS-485, USB, Ethernet, TCP/IP, Wi-Fi), принятых в компьютерном мире, значительно облегчает интеграцию блоков и создание системы «Умного Дома». Нельзя забывать и о том, что в современном информационном обществе, пропитанным духом Интернета, систему нужно понимать не только и не столько, как управляющую коммуникациями, климатом и оборудованием, сколько средой для обмена и трансформации данных; медиа-сервером, контент-сервером, чем-то таким, что не только помогает экономить энергоресурсы и повысить комфорт, но и средством развлечения и общения, позволяющим качественно изменить уровень жизни. Да и сами процессы создания и использования Умного Дома тесно переплетаются в причудливый творческий конгломерат. В этом смысле создание на базе ПК головного мозга системы из программно-аппаратных кирпичиков, оснащенных Web-интерфейсом, является перспективным и интересным занятием, в котором может участвовать не один разработчик-пользователь. О возможности сервера от несанкционированного доступа к нему из сети интернет я не рассказываю, так как это не относится к данной системе. Всю защиту можно реализовать с помощью знакомого системного администратора или, если такого нет, пригласить человека из организации занимающейся данной тематикой.

Аппетиты растут

Говорят что спрос рождает предложение. Но так ли это на самом деле? Наверное, люди не хотели смотреть телевизор, когда его не было, наверное, людей не тянуло курить, пока не придумали табак и, по всей видимости, люди прекрасно обходились без Интернета и мобильного телефона, используя обычную почту. Это, конечно, условно, но правда в том, что невозможно заранее предусмотреть, что потребуется в процессе жизни.

Не стоит забывать не одному проектировщику, что при проектировании системы Заказчик с каждым днем хочет автоматизировать что-то новое. Поэтому на данную систему очень трудно сделать техническое задание, которое сразу отвечало бы всем требованиям заказчика. Лучше всего начинать проектирование и строительство системы в доме с голыми стенами. Как у проектировщика, так и у заказчика будет возможность скрыть кабельную систему и прокладку всех коммуникаций в стенах здания не нарушая при этом дизайн помещений. Каждый проект в своем роде это эксперимент, так-как при самостоятельной реализации системы ты не знаешь, что получится на выходе.

Начало

Для начала необходимо предусмотреть какие устройства и системы Вы будете автоматизировать. Какие сигналы вы будете использовать  (полное управление или на уровне "сухого контакта" (вкл/выкл)). Не забываем и о кабельной продукции. Самое главное при выборе кабелей это их назначение и стоимость. Для сигналов контроля можно использовать кабель с сечением рассчитанным для малых токов 2х0,5, 4х0,5; 2х0,75; 4х2х0,5 и т.д. (КСПВ, CAB, хх-CAB, UTP и т.д.), а для сигналов управления нужен будет кабель рассчитанный на большие токи 2х1; 2х1,5; 3х1,5; 3х2 и т.д. (ВВГхх -хххх, ПВС, ШВВП и т.д.). Для начала необходимо подобрать и настроить компьютер для реализации центрального мозга системы. Для наибольшей защищенности центрального сервера желательно использовать операционную систему семейства Linux. Так как под нее написано мало вирусных программ, да и она стабильнее работает, чем другие. Лучше всего компьютер установить в наиболее удобном и закрытом помещении. Но если Вам трудно работать в данной операционной системе, то можно использовать и операционную систему семейства Windows, но с хорошей защитой от вирусных программ.

Для контроля периметра необходимо установить видеокамеры.  Видеокамеры должны иметь рабочий температурный диапазон от – 40 до +500С. Если вам хочется иметь качественное изображение, рекомендую использовать IP-видеокамеры. Некоторые производители уже предоставляют бесплатное программное обеспечение на 4 или 8 видеокамер, редко на 16 видеокамер. Почему IP? Потому, что тогда Вам не потребуется дополнительный видеосервер (Компьютерная система на 16 видеокамер с разрешением 704х576 – 12к/с – от 35 тыс. руб., DVR корейского производства на 16 камер с разрешением 704х576- 12к/с - от 25 тыс. руб.) который увеличит Ваши затраты. Правда если будете устанавливать IP-камеры, то компьютер нужен будет помощнее (высокая тактовая частота процессора, побольше оперативной памяти не менее 4Гб). Для монтажа IP-видеокамер вам потребуется кабель типа «витая пара» и силовой кабель 2х1 можно и ПВС, для питания термокожуха и самой видеокамеры. Так как видеокамеры у нас IP, то им нужен будет коммутатор на 8, 16 или 24 порта, в зависимости от количества видеокамер. Стоимость данного коммутатора от 800 рублей. Цена зависит от кол-вапортов и производителя. Картинку с видеокамер можно перенести с помощью ActiveX на Web - страницу приложения клиента. Данную процедуру лучше предоставить опытному знакомому программисту. Не опытному человеку это не под силу. А для контроля внутридомового пространства можно использовать и Web - камеры. (Помните! Не профессиональное оборудование имеет наихудшие характеристики, но низкую стоимость). Когда все видеокамеры прописаны в Web - странице, то с любого компьютера в доме можно посмотреть изображение с них в реальном времени или записанные ранее видеофайлы. Если у вас нет интернета, то можно настроить GPRS, EDGE или 3G -Интернет или спутниковый (это не самый дешевый вариант). Все это даст вам возможность по удаленному подключению осуществлять контроль  за вашим умным домом и просматривать изображения с видеокамер.

Еще одна функция "умного дома", это домашняя охранная сигнализация. К термину   «домашняя» можно  отнести систему пожарной и охранной сигнализации. В предыдущей статье рассказывалось о взаимодействии данных систем с другими системами жизнеобеспечения. Остановимся подробнее на монтаже данных систем.

Пожарная сигнализация требует тщательного подхода к установке и к разработке проекта по расстановке извещателей на территории объекта.

Кратко о главном. В каждом помещении, кроме туалетов и ванных комнат (помещений с повышенной влажностью),  необходимо устанавливать не менее 2 неадресных извещателей (стоимость от 160 руб.) или один адресный (от 600руб.). Пожарные извещатели делятся на тепловые (от 60 руб.) (кухня, гараж), дымовые во всех остальных помещениях кроме выше указанных и ручные (адресный 420руб., неадресный 150руб.), устанавливаемые на выходе из дома (возле всех дверей, выходящих на улицу и гаражных ворот). Кабель, которым осуществляется монтаж данной системы, должен обеспечивать работу системы во время пожара (данный кабель желательного прокладывать в гофрированной трубе). Трубу для удобства монтажа и эксплуатации кабелей укладывают в штробах (стена, потолок)  или за подвесными потолками и фальш-стенами (гипсокартонные листы, натяжной потолок и т.д).

Так же не стоит забывать и о контрольной панели, к которой подключаются все извещатели. Они так же как и извещатели делятся на адресные (от 6000руб.) и аналоговые (от 3500 руб.). Для звукового и светового оповещения о пожаре устанавливают свето- звуковой оповещатель. Стоимость такового извещателя в приделах 220руб.

Когда дом построен и нет возможности прокладки кабелей для извещателей, то используют радиоканальную систему. Отличие от кабельной системы только в стоимости оборудования. При собственном монтаже данного оборудовании, выходит немного дороже. Стоимость данного типа извещателей составляет около 1,5- 2 тыс. рублей.  Стоимость радиоканального прибора составляет от 6,5 до 10 тыс. рублей, что равноценно проводным системам. Самое большое преимущество данной системы - сокращение времени монтажа.

Например:

Двух этажный дом на 6 комнат - на этаже можно смонтировать радиоканальную пожарную сигнализацию примерно за день, а проводную за неделю.

Вот вам и время, а самое главное не забывайте о том, что вам придется на проводную систему дважды выделять время - на монтаж кабеля и на монтаж извещателей после всей отделки помещения.

Но самое главное, если необходимо будет застраховать имущество от пожара, то Вам потребуется проект, сделанный специализированной компанией, которая имеет лицензию на данный вид деятельности, а также на монтажные работ, не то при страховке вам поставят дополнительные повышающие коэффициенты. Не всех производителей оборудования принимают страховые компании, некоторого оборудования нет в перечне разрешенных в той или иной компании. Поэтому при проектировании данной системы, для начала, рекомендую обратиться в страховую компанию с целью уточнения перечня разрешенного ими оборудования.

Охранная сигнализация, так же как и пожарная сигнализация, имеет адресную и неадресную систему построения. В основном, выпускаются приборы, которые можно использовать для охранной и пожарной сигнализации. Это дает удешевление системы. Не нужно устанавливать в доме дополнительного оборудования. Стоимость извещателя магнито-контактного (данный извещатель устанавливается на двери, створки окон или гаражные ворота) составляет от 30 руб. (адресный от 300руб.), стоимость извещателя объема (установка в углах помещения) от 180 руб. (адресный 600руб.). Так же можно установить извещатели на разбитие стекла. Стоимость таких извещателей составляет 200руб. (адресный 620 руб.). Схемы подключений можно найти в интернете или в документации, которую Вы получаете  при покупке оборудования.

Подход реализации такой же, как и у пожарной сигнализации. Вдва этапа - проводная система или в один - радиоканальная. До отделки и штукатурки закладываются закладные кабельной продукции (кабель в трубе гофрированной) – первый этап. Второй этап после отделки подключение всех основных элементов системы.

Рекомендую установить по периметру территории управляемое освещение. Центральное управление можно сделать таким образом, чтобы освещение включалось по уровню освещенности на улице. Это сэкономит деньги и ваше время на его включение. Для управления использовал данное оборудование  (потратил 15 минут на пайку и один вечер на настройку) . Для силовой части использовал твердотельные реле с током нагрузки 20А и напряжением 240В. Данного реле хватает для коммутации 100 ламп накаливания или энергосберегающих ламп мощность 60Вт каждая. Конечно, кто-то скажет, что есть еще и устройства коммутации по времени, но помните, что вам придется подстраивать время включения. Время восхода и захода солнца каждый день разное и наличие туч или безоблачное небо - тоже играет важную роль.

С помощью системы "умного дома" можно автоматизировать полив своего участка. В различных местах можно установить датчик контроля влажности грунта. Стоимость такого устройства порядка 1650 рублей. Электронный клапан устанавливается на водопроводную трубу, идущую от вводного коллектора городской водопроводной сети, если давление в трубе позволяет без насоса осуществлять полив на всем участке. Если Вам понадобится насос для прокачки воды по всему участку, то  задвижка не понадобится, так как роль задвижки будет выполнять клапан насоса. Стоимость клапана от 3500 рублей, насоса от 6500 рублей в зависимости от мощности. Клапан имеет контакты на открытие и на закрытие. Для включения и выключения полива можно использовать таймер, или сигнал от датчика влажности (о достаточной влажности в грунте). Конечно, все это можно сделать проще, приобрести готовый контроллер - пульт управления, но он уже обойдется гораздо дороже порядка 10000 рублей.  

В рунете можно найти достаточно большое количество схем автоматики и много всего для создания "умного дома" своими руками.

Можно  автоматизировать контроль целостности водопроводной трубы в доме, установив датчики протечки воды. Центральный блок управления и исполнительные устройства обеспечат управление шаровым краном с электроприводом.

Многие заказчики хотят получить дешевый вариант системы умного дома. Денег нет, а ведь хочется! Предлагались варианты «сделай сам». Заказчику стоимость такого "умного дома" выходила (по материалам) около 330 тыс рублей.

Плюс, ко всему прочему, было еще автоматизировано и электроснабжение. С помощью таких устройств, как димеры и блоки силовых реле.  

 Реализованная схема "Умного дома" на текущий момент

В дешевых системах использовалось оборудование Legos, Болид, Стрелец, Jablotron и многие другие вендеры. Конечно, данные системы не совсем пригодны для умного дома. Они больше предназначены для систем охранно-пожарной сигнализации. Некоторые из них могут управлять различными устройствами и отображать их состояние (открыто, закрыто или даже показывать температуру двигателя, используя дополнительные модули и датчики).

Ниже - скриншоты сделанные с программы Web - клиента бесплатного программного обеспечения системы "Умный Дом".

Главная страница. Основная камера наблюдения, температура на улице,

скорость и направление ветра, прогноз на ближайшие 12 часов, семейные заметки

Погода. Полная информация о погоде на улице,
график атмосферного давления, график осадков, расширенный прогноз

Управление освещением. Большинство устройств управляются автоматически,
но некоторые можно включить вручную

Информация о работе инженерных систем: потребление электроэнергии по фазам,
давление в водопроводной сети, температура труб, состояние фильтров, функционирование автополива

 

Автоматическое управление климатом. Лог работы программы управления,
настройки и состояние элементов системы отопления, температура в разных частях дома

Когда у меня есть время, я продолжаю придумывать, что-то новое и дешевое в управлении "умного дома". Функции, которые помогают сэкономить деньги и улучшают комфорт в доме. Ведь это самая главная и основная задача "Умного Дома": экономить и повышать комфорт. Об этом нужно всегда помнить.

Источник: Daily (.sec ru)