Умный дом

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Умный дом как домашняя автоматизация[править | править вики-текст]

Умный дом (smart home, также home automation) в этом значении — система домашних устройств, способных выполнять действия и решать определенные задачи без участия человека. Наиболее распространенные примеры таких действий - автоматическое включение и выключение света, автоматическая коррекция работы отопительной системы или кондиционера и автоматическое уведомление о вторжении, возгорании или протечке воды.

Домашняя автоматизация в современных условиях — чрезвычайно гибкая система, которую пользователь конструирует и настраивает самостоятельно в зависимости от собственных потребностей. Это предполагает, что каждый владелец умного дома самостоятельно определяет, какие устройства и где установить и какие задачи и как они будут исполнять.

Умный дом как автоматизация здания[править | править вики-текст]

Умный дом (smart house, также building automation и intelligent building, рус. АСУЗ) в этом контексте — жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Под «умным» домом следует понимать систему, которая обеспечивает безопасность и ресурсосбережение (в том числе и комфорт) для всех пользователей. В простейшем случае она должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в доме, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Кроме того, от автоматизации нескольких подсистем обеспечивается синергетический эффект для всего комплекса.

Это проще понять, если представить, например, что система отопления никогда не сможет работать против системы кондиционирования. А отопление осуществляется не только по погоде, но и с учётом целого ряда других факторов. От силы ветра, по предсказанию, от времени суток (ночью комфортная температура меньше).

Можно считать, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека (пользователей) с жилым пространством, когда в автоматизированном режиме в соответствии с внешними и внутренними условиями задаются и отслеживаются режимы работы всех инженерных систем и электроприборов.

В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и охранной сигнализации, моторизированными воротами и прочим.

История[править | править вики-текст]

В 1987 году , в СССР был представлен проект радиоэлектронного оснащения жилища "СФИНКС" , по своей сути напоминающий идею современного умного дома. Главной изюминкой проекта был главный центральный процессор, состоящией из нескольких блоков, а также пульты управления - “малый” пульт со съемным дисплеем и большой с псевдосенсорными клавишами. Как ручной, так и большой пульт содержат микрофоны управления голосом.

Проект был разработан в ВНИИТЭ и публиковался в нескольких журналах "Техническая эстетика".

В 1995 году разработчики технологий Java предрекали одним из основных назначений для этой технологии увеличения интеллекта бытовых приборов[1] — например, холодильник сам будет заказывать продукты из магазина. Промышленного распространения эта идея не получила, но такие компании, как Miele и Siemens, уже выпускают бытовую технику с возможностью включения в «умный дом».

Осенью 2012 года компания Panasonic анонсировала полномасштабное производство систем управления энергией SMARTHEMS, предназначенных для «умных домов». Panasonic обещает ввести совместимость с системой HEMS во всю линейку своих бытовых приборов, таких как: кондиционеры, «умная» кухонная техника и системы горячего водоснабжения EcoCute. Новая система AiSEG позволяет связать все оборудование и домашние устройства в единую сеть организовав отображение информации о работе солнечных батарей, расходе электричества, газа и воды и автоматически контролируя работу бытовых приборов с помощью протокола ECHONET Lite[2].

Автоматизация зданий в России и Европе[править | править вики-текст]

Основное различие в системах видится скорее в их конкретном предназначении и в подходе реализации.

В Европе:

  • Предназначение: прежде всего энергосбережение и только потом комфорт
  • Подход: максимальная унификация
  • Установка: в Европе проекты автоматизации частных домов и квартир готовит сам разработчик и производитель систем, установкой занимаются обычные, но квалифицированные монтажники, работающие строго по схеме.

В России:

  • Предназначение: комфорт и имидж (для высокобюджетных проектов); простейшая охранно-пожарная сигнализация, иногда с функцией GSM-оповещения (для минимальных бюджетов).
  • Подход: строго индивидуальный.
  • Установка: установкой занимаются специалисты. Как правило, они работают со многими производителями систем автоматизации, это позволяет подбирать систему оптимально для решения поставленных задач. Эти же специалисты занимаются проектированием, продажей, монтажом, запуском и в дальнейшем обслуживанием клиентов построенного умного дома.

В настоящее время ситуация изменилась, появились российские разработки высокотехнологичных систем и интеллектуальных приборов, по цене и надежности ориентированные на использование именно в России.

По оценкам аналитиков рынок умного дома активно развивается. К 2020 году общий объём мирового рынка достигнет $51.77 млрд. В период с 2013 по 2020 года среднегодовые темпы роста рынка будут на уровне 17.74% [3].

Объёмы российского рынка значительно скромнее. В 2012 году объём рынка у нас в стране превысил 56 млн евро или 2,3 млрд рублей. В 2013 году по предварительным оценкам рынок вырос на 30% - до 65 млн евро или почти 3 млрд рублей. К 2017 году его общий объём может достигнуть 176 млн евро или 7,9 млрд рублей[4].

Технологии и применение домашней автоматизации[править | править вики-текст]

Система умного дома включает три типа устройств:

  • Контроллер (хаб) - управляющее устройство, соединяющее все элементы системы друг с другом и связывающее ее с внешним миром
  • Датчики (сенсоры) - устройства, получающие информацию о внешних условиях
  • Актуаторы - исполнительные устройства, непосредственно исполняющие команды. Это самая многочисленная группа, в которую входят умные (автоматические) выключатели, умные (автоматические) розетки, умные (автоматические) клапаны для труб, сирены, климат-контроллеры и так далее.

В большинстве современных умных домов контроллер общается с остальными устройствами системы через радиосигналы. Самые распространенные стандарты - Z-Wave, ZigBee и Wi-Fi, в США популярен также Thread.

Для связи с внешним миром контроллер как правило подключается к интернету.

Системы безопасности[править | править вики-текст]

Эти устройства позволяют сконструировать подходящую систему безопасности, от сравнительно простой до достаточно сложной.

Среди основных алгоритмов:

  • регистрация нежелательного проникновения
  • уведомление владельцев
  • включение сирены
  • запуск видеосъемки
  • запирание входных или межкомнатных дверей

Вдобавок, системы безопасности умного дома интегрируются с охранными системами, по тревоге высылающими группы реагирования. В большинстве стран рынок охранных систем существует достаточно давно, в то время как системы умного дома стали широко распространяться лишь в 2010-х годах. Отдельные поставщики охранных услуг позволяют интегрировать свою сигнализацию с умными устройствами, которые устанавливает сам пользователь, либо соглашаются высылать группы реагирования по сигналам тревоги с таких устройств.

Электронные замки, видеодомофоны и видеоглазки позволяют также организовать систему контроля доступа с возможностями дистанционного управления, видеозаписи и так далее.

Управление освещением[править | править вики-текст]

Такие устройства позволяют автоматизировать управление светом и чаще всего используются, чтобы:

  • автоматически включать свет, когда люди входят в помещение, и выключать, когда выходят
  • автоматически поддерживать освещенность на постоянном уровне, регулируя яркость светильников и положение жалюзи или штор
  • автоматически регулировать освещенность в зависимости от сезона и времени суток или по другим заранее заданным правилам

Управление климатом[править | править вики-текст]

  • Датчики влажности
  • Датчики температуры
  • Термостаты для поддержания постоянной температуры или ее автоматического регулирования
  • Терморегуляторы для управления мощностью батарей отопления
  • Климат-контроллеры, передающие команды умного дома на технику предыдущих поколений, которая управляется обычными дистанционными пультами, прежде всего на кондиционеры
  • Гигростаты для поддержания постоянной влажности или ее регулирования

Основная задача устройств умного дома в этом случае - автоматически регулировать работу климатических систем так, чтобы одновременно обеспечить комфортный микроклимат и сократить расходы на его поддержание. Наиболее распространенные функции умного дома здесь:

  • автоматически поддерживать комфортную температуру в помещениях, где находятся люди
  • автоматически снижать мощность батарей и кондиционеров в отсутствие людей и ночью
  • автоматически поддерживать влажность, комфортную для людей и щадящую для помещения и предметов обстановки
  • автоматически вентилировать помещения и очищать воздух, поддерживая комфортное качество воздуха

Технологии автоматизации зданий[править | править вики-текст]

Фотография в инфракрасных лучах показывает, насколько эффективна теплоизоляция пассивного дома (справа) по сравнению с обычным домом (слева)

Под термином «умный дом» обычно понимают интеграцию следующих систем в единую систему управления зданием:

Система управления[править | править вики-текст]

  • Управление с одного места аудио-, видеотехникой, домашним кинотеатром, мультирум
  • Удалённое управление электроприборами, приводами механизмов и всеми системами автоматизации. Электронные бытовые приборы в умном доме могут быть объединены в домашнюю Universal Plug’n’Play — сеть с возможностью выхода в сети общего пользования.
  • Механизация здания (открытие/закрытие ворот, шлагбаумов, электроподогрев ступеней и т. п.)

Система связи[править | править вики-текст]

Сюда относятся телефонная связь и локальная сеть здания. Существует несколько платформ и протоколов, с помощью которых связываются подсистемы умного дома:

  • LanDrive — наиболее доступная на сегодняшний день платформа для построения шинных распределённых систем управления внутренним и уличным освещением, силовыми нагрузками, электроприборами, а также такими системами, как отопление, кондиционирование, вентиляция, охранная сигнализация, контроль доступа и протечек воды. Также возможно управление аудио- и видеотехникой, домашними кинотеатрами, жалюзи, рольставнями, шторами, воротами, насосами, двигателями. В основном ориентирована на применение в составе «умного дома», но в последнее время всё чаще применяется в системах учёта и сбережения энергоресурсов, контроля доступа, охранно-пожарных системах.
  • Larnitech - имеет распределенную логику системы для автоматизации техники, дома, офиса, гостиницы, ресторана, производства, зданий, сооружений, возможность  реализации по беспроводным технологиям так и по проводному протоколу Controller Area Network.
  • TELETASK (шина/протокол AUTOBUS) - система домашней автоматизации для зданий и помещений, где человек находится продолжительное время (квартира, коттедж, офис, гостиница и т. д.)
  • EIB/KNX (European Installation Bus — «Европейская инсталляционная шина»).
  • Smart-bus - бюджетные распределённые системы Умного дома. Открытый протокол на основе RS-485 интерфейса, разработанный и запатентованный международной корпорацией Smart Home Group.
  • LON (LonWorks)
  • Helvar — для систем управления освещением использует протокол DALI и DSI.
  • X10 — протокол управления электроприборами. Сигнал передается по электрическим проводам либо в радиодиапазоне. Недостатки — низкие скорость передачи информации и помехозащищённость, проблема ложного срабатывания, отсутствие обратной связи приёмника с передатчиком, возможны конфликты устройств X10 разных производителей и несанкционированный доступ к устройствам X10 по электросети.
  • Z-Wave — запатентованный беспроводный протокол связи, разработанный для домашней автоматизации, в частности для контроля и управления на жилых и коммерческих объектах. Технология использует маломощные и миниатюрные радиочастотные модули, которые встраиваются в бытовую электронику и различные устройства, такие, как освещение, отопление, контроль доступа, развлекательные системы и бытовую технику.
  • ONE-NET — открытый протокол беспроводной сети передачи данных, разработанный для целей автоматизации зданий и управления распределёнными объектами.
  • 1-Wire — технология, которая позволяет связать многие датчики и приборы в одну сеть, управление в которой на себя берёт персональный компьютер. Для передачи данных в такой сети используется всего один провод. Отличается дешевизной и простотой установки.

Важно отметить, что все инженерные подсистемы «умного дома» должны иметь возможность работать в автономном режиме. В случае, если какая-то из подсистем вышла из строя, то и вся система не сможет исправить проблему, поскольку «умный дом» является надстройкой над остальными инженерными системами.

Система отопления, вентиляции и кондиционирования[править | править вики-текст]

Система отопления, вентиляции и кондиционирования (Heating, Ventilation and Air Conditioning, HVAC) обеспечивает регуляцию температуры, влажности и поступление свежего воздуха. Кроме этого, HVAC экономит энергию за счет рационального использования температуры среды. Некоторые подсистемы:

  • управляемый через сеть кондиционер
  • механизмы автоматического открытия/закрытия окон для поступления холодного или теплого воздуха в подходящее время суток

Система освещения[править | править вики-текст]

Система освещения (Lighting control systems, LCS) контролирует уровень освещенности в помещении, в том числе для экономии электроэнергии за счет рационального использования естественного освещения. Некоторые подсистемы:

  • автоматика для включения/выключения света в заданное время суток
  • датчики движения для включения света только тогда, когда в помещении кто-то находится
  • автоматика для открытия/закрытия ставней, жалюзи, для регулировки прозрачности специальных оконных стекол.

Система электропитания здания[править | править вики-текст]

Системы электропитания обеспечивают бесперебойное питание, в том числе за счет автоматического переключения на альтернативные источники электропитания. Некоторые подсистемы:

Система безопасности и мониторинга[править | править вики-текст]

В систему безопасности и мониторинга входят следующие подсистемы:

  • система видеонаблюдения;
  • система контроля доступа в помещения;
  • Охранно-пожарная сигнализация (в том числе контроль утечек газа);
  • Телеметрия — удалённое слежение за системами;
  • Система защиты от протечек — автоматическая блокировка водоснабжения при протечке и заливе помещения. Состоит из контролирующего устройства, специальных кранов и датчиков, детектирующих затопление (Аквасторож, Neptun, Гидролок и другие);
  • GSM-мониторинг — удалённое информирование об инцидентах в доме (квартире, офисе, объекте) и управление системами дома через телефон. В некоторых системах при этом можно получать голосовые инструкции по планируемым управляющим воздействиям, а также голосовые отчёты по результатам выполнения действий;
  • IP-мониторинг объекта.
  • Имитация присутствия.

Пользовательские интерфейсы[править | править вики-текст]

  • древовидная система: иерархическая система, имеющая древовидную структуру интерфейса в форме иерархической системы папок и иконок.
  • ТРОН (THRONE)[значимость факта?] - интерфейс управления "умным домом" на основе 3D модели здания или дома. Интерфейс ТРОН - это приложение для Android или iOS, которое содержит 3D модель дома или здания и позволяет управлять всеми инженерными системами умного дом или здания. Благодаря масштабируемой модели и интуитивно понятному интерфейсу управление большим зданием осуществляется также легко как и небольшим домом. Поддерживает такие стандарты как KNX, HDL, Z-Wave, Teletask. Поддерживает управление инженерными системами: освещение вкл/выкл, димирование, RGB освещением; видеонаблюдение; управление шторами, роллетами, жалюзи; сигнализация от проникновения, пожарная сигнализация, датчики протечки; управление отоплением, вентиляцией, кондиционированием.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]