Ссылка на форум: Обсуждения тут
Начинаю новый проект. Перечитав и пересмотрев множество материала я предлагаю своё видение “умного дома”.
Определение «умный дом»
Умный дом — это комплекс решений для автоматизации повседневных действий. Тут и бытовая техника — от роботов-пылесосов до приборов, управляемых со смартфона, — и системы, контролирующие всё, что происходит в квартире. По сути, это история об улучшении качества жизни. Комфорт состоит из мелочей, а умный дом возьмёт все мелочи на себя. Если вы проснулись ночью и пошли на кухню за стаканом воды, не придётся пробираться по тёмному коридору в поисках выключателя: свет загорится автоматически. Волновались ли вы когда-нибудь, что не выключили утюг или телевизор? Долой тревожные мысли: достаточно послать со смартфона команду умной розетке, а она отключит прибор, который от неё питается.
Зачем это надо?
Теперь об экономии. Многим — это преимущество умного дома наверняка покажется сомнительным. Дескать, какая ещё экономия, когда надо купить несколько датчиков, розеток и видеокамеру? Поверьте, ощутимая. Взять ту же умную розетку — она умеет отслеживать, сколько энергии потребляет подключённое к ней устройство. А сколько денег вы сбережёте, если датчик протечки вовремя сообщит о начинающемся потопе, и представить сложно. В общем, умный дом — затея, которая полностью себя оправдывает. Жизнь без лишних тревог стоит куда дороже, чем несколько датчиков и розеток.
Заблуждения
Рассмотрим предлагаемую концепцию “умного дома” различных магазинов и производителей. Я считаю, что их предложение не имеет никакого отношения к данной теме. Эти предложения относятся к так называемой автоматизации, механизации. Приведу несколько выдержек с различных ресурсов, а потом выскажу своё мнение.
Управление всеми инженерными подсистемами и бытовыми приборами происходит с помощью универсальной панели дистанционного управления, компьютера или телефона. На экране панели отражены все устройства, подключенные к системе «Умный Дом» И каждым из них, Вы можете управлять. Одно прикосновение к экрану, и включается свет, музыка или кондиционер. Вы можете настроить управление таким образом, чтобы одна кнопка закрывала шторы, выключала свет и музыку и запирала дверь. И назвать этот сценарий – «Сон». Вы можете создавать любые сценарии для Вашего дома и каждый из таких сценариев будет включаться нажатием одной кнопки.
Универсальная панель вызова – что это? Это оказывается обычный планшет со своим программным обеспечением. То есть если перевести с русского на русский то это и есть та самая красивая замануха на которую в первую очередь делают акцент маркетологи. Вот яркие примеры выставочных экспонатов.
Что мы видим из приведённого примера, а именно управление мультимедиа системой. Для чего? Переношу этот пункт в раздел универсального пульта управления. Далее цветовая гамма освещения, яркость. Это что? Танцзал дискотеки? Ну ладно, пусть будет так, что клиент захотел иметь такое освещение у себя дома и дальше что? Исполнитель стоит перед клиентом в квартире где стоимость ремонта не один миллион у.е. и репу чешит как мол мне теперь эту грёбаную китайскую RGB ленту к венецианскому потолку приклеить на двухсторонний скотч. Это я к тому так пишу, что многие производители продают то, что в обычную рядовую трёшку установить просто не реально. А если и можно то все основные задумки производителя не будут реализованы по техническим причинам. Ладно, идём дальше…
Освещение.
При проектировании дома, огромные усилия тратятся на то, чтобы создать в доме правильное освещение. Свет должен быть спроектирован так, чтобы под каждое настроение и под каждую ситуацию в доме можно было создать индивидуальное освещение. Но такое решение – достаточно сложное: в помещении приходится размещать несколько групп света, иногда — до десяти. И каждая группа управляется своим выключателем. В итоге, создание нужного освещения превращается в игру на выключателях. С подключением освещения к системе Умный Дом – задача упрощается. Одним нажатием кнопки на панели управления, Вы включаете определенный сценарий освещения. Сценариев для управления светом может быть очень много, их можно выбирать по настроению («Романтический ужин», «Домашний кинотеатр», «Вечеринка», др.)
Настроив ландшафтное освещение, Вы сможете создать по-настоящему сказочную атмосферу вечера у себя во дворе или в саду. Подсветка клумб, отдельных деревьев, садовых дорожек, бассейна и архитектурных элементов дома, сделает незабываемыми вечерние прогулки по загородному участку. Возможности Умного Дома позволяют воплотить, практически, все Ваши идеи.
Напишу очень кратко. … несколько групп света, иногда — до десяти…
Вы живёте в обычной квартире с классным ремонтом. Неужели вы позволите какой то организации испортить Ваш ремонт и установить какой то там комфортный свет? И при этом они не приветут в исходное состояние пропиленные стены, потолки. А откуда вы думаете им нужно брать напряжение для запитки освещения? Да, кто то может сказать, что устанавливается один блок где то недалеко от сплетения всех светодиодных лент, ламп, осветительного оборудования и к нему подключается напряжение питания, а управляется он по радиоканалу. Но всё равно вы никуда не уйдёте от прокладки светового оборудования без вмешательства в отделку помещения.Короче вывод таков: в обычную квартиру не установить такое освещение без последствий. Максимум, что можно сделать это установить в розетку какой то приёмник для управления RGB лампой.
Видеонаблюдение:
Пример прекрасного взаимодействия системы видеонаблюдения и домофона: Вы, находясь вне дома, можете увидеть гостя, позвонившего в домофон, и, при необходимости, даже, впустить его в дом.
Это избитая фраза рекламодателей. При необходимости впустить в дом. Я не могу себе представить нормальную, адекватную ситуацию когда мне нужно удалённо впустить гостя в дом.
КОНТРОЛЬ ДОСТУПА
Например, ребенок пришел из школы и открыл дом карточкой. Система автоматически отправит СМС родителям «Ребенок дома» и не позволит включать ребенку телевизор или видеоигры, до определенного часа, пока не будут выполнены уроки. Или домработница должна приходить с 14:00 до 16:00, в таком случае система откроет ей дверь только в указанные часы.
Вот этот пункт действительно представляет интерес. Я буду думать о том как его можно использовать в своей концепции “умного дома”
Ну и на закуску.
Взгляните на эту рекламу и поставте перед собой трезвые вопросы.
- зачем телевизор? я не представляю себе как по радиоканалу в телевизор будет передаваться манчестерский код RC-5. Наверное продавец в накладную пропишет стоимость другого телевизора. Ой нет же, там установят промежуточный модуль который приняв радиосигнал передаст ИК сигнал. 🙂
- Кондиционер, что это? Необходимо такое умное устройство как кондиционер, которое имеет в себе отлично отлаженный термостат постоянно контролировать при помощи смартфона?
- Теплый пол: Ну да что ещё можно постоянно регулировать в тёплом полу – температуру… Ну до чего-же бездарные мозги придумали эту идею.
- Шторы: Это просто удобная автоматизация открывания и закрывания штор. Какое отношение шторы имеют к “умному дому”
Ну вот пожалуй и всё с понятием “умный дом”. Теперь я рассказу как я вижу концепцию “умного дома”.
Простота залог надёжности.
Управление домом это когда независимо от того есть кто в доме или нет все коммуникации работают исправно. Жизнедеятельность дома поддерживается системой “умный дом”. Что я отношу к понятию исправность. Это когда есть защита от пожара, потопа, непредусмотренной траты электроэнергии, охранная сигнализация. И чем проще оборудование тем оно надёжнее.
Блок управления.
Блок управления не будет одним головным модулем. Если он сломается, то перестанет работать вся система в целом. Моя идея “мозги” размещать в каждом датчике отдельно и пускай сами датчики решают что нужно сделать в той или иной ситуации. Таким образом если сломается один датчик все остальные продолжат работать в штатном режиме.
Рассмотрим из каких датчиков состоит вся система в целом. Датчики определяют всё в организации обмена данными между собой и головным модулем. Так вот используются следующие датчики:
- датчик освещённости,
- датчик движения,
- датчик присутствия (емкостной),
- датчик температур,
- датчик измерителя тока,
- датчик протечки,
- датчик дыма, пламени.
Перейдём к исполнительным механизмах. Если измеренные данные выходят за пределы установленных значений и надо что-то решить, без исполнительного механизма не произойдёт ни одно телодвижение. Приведу простой пример работы термостата. У нас есть котёл, который греет воду и подаёт её в полы (водяное отопление). Водяное отопление самое выгодное на данный момент времени. В доме имеются четыре помещения. Так же реализовано четыре контура отопления. Если в каждой комнате установить по одному термостату и настроить его на желаемую температуру в помещении, то сигнал с термостата должен поступить в блок управления котлом. Но я поступил лучше. Котёл будет включаться только в том случае если хотя бы с одного или нескольких термостатов поступил сигнал на поднятие температуры. И этот же сигнал поступит на блок управления клапанами в водяном коллекторе. Тем самым я смогу открыть или закрыть клапан с горячей водой в нужный контур отопления не трогая контуры отопления других помещений. С точки зрения реализации проекта по отоплению намного целесообразнее иметь отдельный контроллер, отвечающий только за микроклимат в помещениях.
Так вот об исполнительных механизмах. Если у нас какой-либо датчик передаёт данные которые подразумевают включение исполнительного механизма, тогда целесообразнее собрать конечное устройство на одном микроконтроллере. Этот же микроконтроллер будет принимать решения согласно полученным данным со своего датчика. Тем самым мы устраним проблему выхода из строя всей системы. Допустим у нас перестал работать датчик измерения тока в электрической розетке. Таким образом у нас перестанет работать только одна точка, а не все розетки в доме.
Давайте определю исполнительные механизмы, которые должны использоваться в системе.
- Электроклапаны.
- Реле отключения нагрузки в электрических розетках.
- Реле отключения общего освещения в комнате.
- Реле подачи осветительных и звуковых сигналов.
- Рассмотрим работу каждого датчика в отдельности.
Электроклапаны. Электроклапаны нужны для того что бы перекрывать подачу жидкостей и газов. В моем проекте электроклапаны используются в кухне совместно с датчиком газа, в бойлерной отключает подачу воды в центральной трубе водоснабжения если сработали датчики влажности (протечки) в ванной комнате и на кухне.
Реле отключения нагрузки по превышению потребляемого тока. Потребовались эти датчики после некоторых случаев. Когда установленная мощность в одной розетке не должна превышать к примеру 400 ватт. В случае превышения установленной мощности розетка отключится. Если помещение поставлено на охрану, то все розетки могут отключаться, кроме таких как холодильники тому подобное. Так же можно использовать розетку в качестве датчика охраняемого объекта. Если по какой-либо нелепой случайности злоумышленники подключили в розетку какой-либо потребитель, датчик зафиксировал изменения потребляемой мощности во время постановки объекта под охрану, сработает звуковая и световая сигнализация. А параллельно с этим будет сделано оповещение нужных служб и приходом на мой мобильник SMS сообщения с текстом случившейся проблемы.
Реле отключения общего освещения в комнате. Это реле будет отключать или включать освещение в комнатах. Допустим вы выходите из дома и установили режим охраны помещения. В этом случае всё освещении в комнатах будет отключено. Если вы пришли домой и на улице ещё достаточно светло для освещения комнаты, то общее освещение комнаты не включится. А если уже наступили сумерки тогда освещение в комнате включится. Так же при использовании датчиков присутствия (не путать с датчиками движения!!!) можно включать освещение в комнате автоматически при наступлении сумерек и присутствия человека в помещении. Настраивать такие датчики довольно тяжело, много ложных срабатываний, но есть идея как это реализовать.
Реле подачи осветительных и звуковых сигналов. Это даже не реле а ключи которые способны включить режимы оповещение событий всеми микроконтроллерами в системе.
Обмен данными между устройствами, датчиками, исполнительными механизмами.
Теперь можно определить какие датчики мы будем использовать совместно с исполнительными механизмами, а какие отдельно – разнесённые на расстоянии друг от друга.
Реле отключения общего освещения в комнате.Все эти датчики будут использоваться совместно с исполнительным реле. Так, что они неразлучны. Сколько помещений столько и датчиков. Обмен своим текущим состоянием с главным модулем будет происходить по протоколу RS-485 (далее RS-485). Об этом протоколе расскажу в конце статьи.
Датчики температуры. Эти датчики будут использоваться совместно с термостатом. Сколько должно быть отапливаемых помещений – столько и термостатов. Термостат — это полностью законченное под ключ устройство которое работает у меня в доме вот уже четвёртый год. Ни одного сбоя за всё время работы не было. Точность поддержания температуры лежит в пределах 0,3 градуса. Для этого устройства нет необходимости подключаться к главному модулю. Термостат работает по определённой программе которая позволяет мне экономить колоссальное количество денег.
Датчик движения. Как правило нецелесообразно самостоятельно изобретать велосипед. Готовые модули можно приобрести в интернет магазинах. Эти датчики будут использоваться совместно с режимами где нужно узнать о присутствии любого движения. Управление по RS-485
Датчик дыма, пламени. Понятно, что эти датчики используются только в противопожарных целях. Так как в моём доме да и во многих других домах не предусмотрена противопожарная сигнализация, а именно прохождение труб водоснабжения или потолочных огнетушителей то этот датчик будет присутствовать в программном коде но не будет активен. Управление по RS-485
Датчик протечки. Этот датчик используется всегда отдельно от контроллера управления. Так как трубы зачастую проходят вдали от вентилей перекрывающий воду. Управление по RS-485
Датчик газа. Этот датчик довольно опасно отдавать в полное управление микроконтроллеру. По причинам безопасности. Я планирую что бы этот датчик блокировал подачу газа и сообщал мне об этом SMS сообщением. А дальше я позвоню своим родным, друзьям и так далее, и они лично смогут определить на месте что произошло. Управление по RS-485
Ещё одно устройство, контроллер, который будет следить за работоспособностью двухконтурного котла отопления. Какие бы надёжные эти котлы не были, но всё равно они рано или поздно уходят в ошибку. Так же происходит и с моим котлом. Даже если и определить причину ошибки всё равно в инструкции сказано о том, что человек должен самостоятельно сбросить ошибку нажатием кнопки сброса. А если я уеду на неделю, кто это сделает? Вот и было принято решение собрать специальный контроллер, который смог бы управлять любым котлом. Управление по RS-485
Способы и методы отправки/получения данных о работе системы в целом.
А теперь о средствах и методах передачи данных от блока управления к хозяину дома. Сначала определимся что я собственно должен получать, какие данные, а потом поставим вопрос о способе и методе их передачи и получения. Начнём опять же с рассмотрения датчиков.
Реле отключения общего освещения в комнате. Передавать какие-либо сигналы тревоги этого датчика нет необходимости. И даже такой бред как удалённое включение / отключение освещения не имеет никакого смысла. Получать сообщения с этого датчика нет необходимости.
Датчики температуры. Из-за того, что термостат не один год проявил себя только с положительной стороны и этот термостат прекрасно работает, никогда не ломается и нет необходимости передавать данные о температуре.
Датчик движения. С этого датчика нужно получать данные о помещении, в котором он сработал. Данные могут быть такого вида: 12-01-2019 22:31 alarm engaged zone 1. В ответ я ничего посылать не буду. А смысл? Для чего? Я могу только подключиться к камерам и посмотреть, что происходит. И то если будет интернет в той стране куда я могу отправиться.
Датчик дыма, пламени. Тут всё то же самое что и с датчиком движения, с одной лишь оговоркой, о которой я писал. Не во всех домах, квартирах можно установить противопожарные системы.
Датчик протечки. Этот датчик должен только передать данные о том в каком месте появилась протечка и подать команду на электроклапан. Данные вида: 12-01-2019 22:31 alarm water leak zone 1
Датчик газа. Тут то же самое, как и с датчиком протечки. Данные вида: 12-01-2019 22:31 alarm gas
Из всего вышесказанного могу сделать вывод, что для передачи данных от микроконтроллера достаточно мобильной связи, точнее SMS. В своей концепции «умный дом» я не виду двухстороннего обмена данными. Я придерживаюсь того мнения когда проще тогда надёжнее.
Теперь поговорим о следующем звене данной системы. Все сигналы с датчиков должны записываться и передаваться через GSM модем. Для этого я планирую установить так называемый блок управления, задача которого будет заключаться в сборе данных с датчиков посредством протокола RS-485, отправка сообщений через SMS.