Что такое умный дом: устройство системы, принцип работы, схема + рекомендации по сборке своими руками

Обновлено: 02.05.2024

Многочисленные инженерные системы, объеденные общим названием «Умный дом», обеспечивают пользователям высокий уровень комфорта, безопасности. Но существует сотни разновидностей вариантов такого оборудования, причем решающих кардинально отличающиеся задачи.

Давайте вместе попробуем разобраться во всех тонкостях и понять, что такое умный дом, а затем перейдем к практическим шагам, позволяющим повысить комфортность проживания. Так как дорогостоящие комплектующие не оставляют места для ошибок.

Что представляет собой такая система?

Любой комплект электроники, изготовленной для умного дома, является высокотехнологичным оборудованием. Предназначенным для автоматизированного и, чаще всего, централизованного контроля, гибкого, точного управления деятельностью систем коммуникаций квартиры, дома.

Основные возможности умного дома

Интеллектуальные командные блоки умного дома способны создавать оптимальный микроклимат в квартире, доме.

Причем для решения этой задачи осуществляется управление всеми обогревательными приборами, кондиционерами, сплит-системами, фильтрами, озонаторами и другими подобными изделиями.

Суть процесса в следующем: центры управления, оснащенные процессорами, получают результаты замеров химического состава воздуха, ее температуры, влажности и дают сигналы нужным элементам конструкции.

Так, если помещения нужно охладить, то подается команда на включение кондиционера, а одновременно выключается все отопительное оборудование, если такое работало. То есть командные блоки систем также обеспечивают слаженность всем выполняемым процессам.

Подробнее о том, как работает система климат контроль и особенностях ее выбора читайте далее .

Современные интеллектуальные системы для помещений являются наборами автоматики, позволяющими существенно повысить уровень жизни, а также обеспечить экономию электроэнергии, причем на внушительные 30-40%. Но следует помнить о том, что ввиду немалой стоимости оборудования покупка окупится через много лет активной эксплуатации

А вообще «Умный дом» в продвинутой комплектации способен одновременно управлять несколькими сотнями приборов, относящихся к системам:

освещения, причем, как внутреннего, так и внешнего;
аварийных источников питания, которыми могут быть, как аккумуляторы, так и генераторы;
контроля энергопотребления;
отопления , охлаждения воздуха;
обогрева отдельных элементов здания (ливневой канализации, ступенек);
водообеспечения;
канализации;
фильтрации;
определения аварийных ситуаций (утечек газа, воды, проблем в электросети);
мониторинга.

Сами процессы бывают, как востребованными, так и редкими, разовыми, например, к первым можно причислить управление температурой, яркостью освещения и многие другие.

Ко второй категории относится настройка индивидуальных потоков теплого или холодного воздуха. К примеру, способных обогревать ноги пользователям, просматривающих зимними вечерами телепередачи.

Особенность современных систем умного дома в том, что с их помощью позволено устанавливать отличные друг от друга режимы во всех помещениях квартиры, дома. Например, температура в детской может быть самой высокой, а в коридоре самой низкой, так как он в отоплении практически не нуждается.

Одновременно в ванной система может регулярно бороться с повышенной влажностью, на кухне же с загрязнением воздуха.

Электроника в силах учитывать и массу полезных мелочей. Например, она способна автоматически обеспечить вечером в спальне более высокую температуру, чем утром, так как такие особенности способствуют полноценному отдыху, легкому пробуждению

Максимально эффективными считаются комплексные системы, способные управлять всеми важными процессами.

Но признаками умного дома обладают и простейшие комплекты оборудования, выполняющие всего одну функцию. Например, к таким относится процессор управляющий включением/выключением установленного на даче обогревателя.

Установленный в электросеть диммер , регулирующий яркость ламп, а вместе с тем снижающий расход электроэнергии, также относится к интеллектуальному оборудованию.

Как работает и устроена система?

Попробуем разобраться в том, как работает востребованная сегодня система умного дома и какой она бывает. Основой любого комплекта интеллектуального оборудования является процессор, представляющий собой достаточно мощный и современный компьютер.

Эффективность ему обеспечивает программное обеспечение с десятками, а то и сотнями предустановленных режимов, которые относятся к наиболее востребованным.

В результате, во многих случаях, пользователям останется просто внести необходимые параметры, к примеру, температуры и т.д. и активизировать нужную программу.

Далее блок управления будет осуществлять контроль методом сравнения актуальных значений с запрограммированными. Вся необходимая информация поступает от внутренних органов управления входящего в состав системы оборудования, контролеров, датчиков, которые устанавливаются в каждом помещении.

Основным принципом работы любой интеллектуальной системы является обеспечение удобства, гибкости, простоты в управлении всем размещенным в жилье оборудованием. Делается это с целью сократить к минимуму необходимость участия пользователя, повышении эффективности, экономичности, безопасности эксплуатации. То есть пользователь должен получать пользу, удовольствие от деятельности системы, при этом почти не уделяя ей внимания

Если полученные в режиме реального времени данные не соответствуют установленным, то блок управления подает соответствующие команды, позволяющие внести корректировки. Причем все они обеспечивают оборудованию слаженную работу.

То есть, чтобы увеличить температуру в нужном помещении сначала выключается кондиционер и только затем включается отопительное оборудование. Что позволяет экономить до 40% электроэнергии, а также исключается опасная критическая нагрузка на сеть.

Разновидности умного дома

Производители учитывают потребности различных категорий пользователей, в результате рынок насыщен отличающимися видами интеллектуального оборудования.

В первом случае командный блок, исполнительные датчики, сервомоторы, контроллеры и другие элементы конструкции соединяются между собой проводами.

Преимуществом такого способа является высокая корректность исполнения команд. Это значит, что практически отсутствует вероятность перегрузки передающей шины большим количеством сигналов. Кроме того, оптико-волоконные провода обеспечивают высокую скорость отзыва.

Важнейшим недостатком считается сложность монтажа, так как приходится прокладывать и прятать от глаз большое количество проводов.

Это же приводит к существенным дополнительным расходам на необходимые строительные материалы, поэтому оптимальным моментом установки проводных систем является выполнение ремонта в помещениях.

А также прокладка проводов является трудозатратной, поэтому на такую процедуру тратится довольно много времени.

Беспроводные разновидности оборудования отличаются тем, что связь между элементами конструкции осуществляется при помощи радиосигналов, для чего используются соответствующие коммуникации.

Важным преимуществом такого варианта оборудования является простота монтажа. Во время которого нет необходимости изменять конструкцию помещений, тратиться на строительные материалы, что делает установку легкой и быстрой процедурой.

Еще одна классификация систем Умный дом по типу управления — это может быть централизованный или децентрализованный вариант.

Хотя централизация управления является одним из важнейших преимуществ любого комплекта такого оборудования и в большинстве случаев оно принадлежит именно к этой разновидности, но децентрализованные системы также имеют право на жизнь.

Причина в том, что этот способ дает возможность нивелировать последствия отказа любого отдельного компонента умного дома.

Также использование подсистем с различными блоками управления позволяет повысить надежность ключевых функций.

К примеру, если владелец помещения хочет его надежно защитить от несанкционированного проникновения, то использование двух децентрализованных систем более практичное решение, чем одной централизованной.

Многие считают, что централизованное управление всем домашним оборудованием является важным преимуществом и особенностью умного дома. Но такое утверждение не всегда справедливо, так как отдельные децентрализованные системы способны повысить безопасность, надежность и эффективность применения интеллектуального управления. К примеру, отдельными выгодно делать системы безопасности (как указано на фото), выявления аварийных ситуаций

Основным недостатком использования нескольких систем умного дома одновременно является сложность в настройке, наладке.

Происходит это потому, что увеличивается количество компонентов — каждая децентрализованная система имеет отдельный процессор, что нередко вносит путаницу при их взаимодействии или управлении пользователем. А также эта особенность приводит к удорожанию комплекта оборудования.

В результате децентрализованные системы рекомендуется использовать только в отдельных случаях, когда преимущества явно преобладают над негативными моментами.

Важной особенностью является деление по видам протоколов, которые бывают:

К первой категории относятся системы, управление которыми происходит с помощью языка, используемого различными производителями.

Преимуществами такой разновидности оборудования является функциональность, доступность, универсальность, что обеспечивает внушительный выбор компонентов, которые возможно включить в состав. Но нередко предварительно их придется адаптировать для совместного использования, что, впрочем, не исключает сбоев

Закрытыми системами считаются те, что управляются на языке, созданном и используемом только одним производителем, что дает возможность включить в состав комплекта только компоненты разработанные и изготовленные им же.

Что снижает функциональность, универсальность, зато обеспечивает высокую степень совместимости устройств, приборов.

Схема интеллектуальной системы управления

Любой комплект оборудования для умного дома схож с конструктором, из которого можно создать все, что угодно.

Поэтому вряд ли пользователь, желающий собрать у себя дома какую-либо ее разновидность, найдет подходящую схему для своих бытовых условий. К примеру, стандартный вариант для 3-х комнатной квартиры или для дома определенной площади и этажности.

Любые помещения имеют свои особенности, а у их владельцев собственные предпочтения, бюджет. В результате используются различные управляющие органы, исполнительные элементы

Нужную схему придется составлять самому или с помощью специалистов. Исключениями могут быть простейшие варианты умного дома или децентрализованные системы, которые также сложностью не отличаются.

Примером, может являться схема установки диммера в электросеть и работающего с ним в паре датчика движения , так как она стандартная, поэтому одинаковая во всех случаях.

Тем, кто желает собрать интеллектуальную систему самостоятельно следует знать о том, что следует владеть определенными навыками, знаниями, причем в различных сферах. К примеру, на фото изображен графический интерфейс, позволяющий осуществлять управление, контроль, получать нужную информацию. И он создается для каждого случая отдельно, методом программирования

Но даже в этом и подобных случаях рекомендуется обратиться к специалистам. Причина в том, что все системы работают от электроэнергии и какие-то грубые ошибки могут привести к пожарам, поражению током, поломкой дорогостоящих элементов конструкции.

Преимущества использования беспроводных технологий для системы «умный дом»

К основным преимуществам использования системы «умный дом» можно отнести следующие:

небольшое время установки и отладки схемы - при создании системы не нужно прокладывать провода, за счет этого снижается стоимость расходных материалов и работы
минимальные повреждения отделки квартиры - использование беспроводных технологий позволяет практически полностью исключить монтажно-строительные работы
«умный дом» работает при установке датчиков в любых точках - данная особенность позволяет получать наиболее точные показатели состояния каждого объекта
гибкость конфигурации сети - благодаря отсутствию проводов нет привязки объектов интерьера и рабочих групп к определенному месту
простота увеличения системы - монтаж новых сенсорных датчиков не влечет за собой глобальных изменений в интерьере
мобильность системы - систему «умный дом» можно легко демонтировать и перенести на другой объект, например, в случае переезда
высокая скорость работы и защита данных - современные беспроводные технологии имеют более защищенные протоколы, а скорость их работы очень высокая

Другие исполнители на Юду

Это лишь основные достоинства системы «умный дом», к которым можно также отнести удобство использования, высокий имиджевый уровень, возможность следить за происходящим даже в момент отсутствия (при помощи видео, снятого камерами).

По какой схеме работает система «умный дом»

Структура «умного дома» достаточно проста, но при этом она позволяет охватить максимальное количество необходимых объектов (используются датчики и камеры для съемки видео). Чтобы эффективно обустроить «умный дом», схема должна выглядеть таким образом:

управление светом и электронагрузками
климатический контроль (отопительная и вентиляционная система, система кондиционирования)
безопасность (система наблюдения при помощи видео, снятого на камеры, техническая и пожарная безопасность, охранная сигнализация)
электроприводы (управление воротами, жалюзи, прочим автоматическим оборудованием)
система развлечений (видео, аудио)
погода и полив растений

Наиболее востребованным у потребителей является блок управления светом и электрическими нагрузками. Данная функция позволяет не только отключать освещение во всех помещениях одновременно, но и приводить уровень освещенности к необходимому значению (минимум, средний, максимум).

Контроль над климатической обстановкой в жилье позволяет получить необходимую температуру, единожды настроив систему. В дальнейшем «умный дом» самостоятельно будет регулировать работу подсистем инженерии для создания благоприятного микроклимата.

Охранная сигнализация предполагает защиту от проникновения на придомовую территорию, а также непосредственно в сам дом через окна и двери. Чтобы данная система функционировала более отлаженно, по всему периметру устанавливают камеры, которые круглосуточно осуществляют запись видео. Система развлечений предполагает просмотр видео в оборудованных комнатах, а также прослушивание любимых аудио во всех помещениях жилья.

Для чего стоит установить метеостанцию

Для контроля над погодой и поливом растений, необходимо установить метеостанцию локального характера, которая будет информировать жильцов о таких показателях:

температурные изменения
уровень влажности
сила и направление ветра
осадки

Если уровень выпавших осадков ниже нормативного значения, «умный дом» сможет включить систему полива.

Как правильно создать «умный дом» своими руками

Что можно получить, если знать, как сделать «умный дом» своими руками:

сбалансированное функционирование всех интегрированных устройств
детальное протоколирование всего происходящего
мониторинг работы каждого устройства отдельно, а также системы в целом
сокращение времени реагирования системы на изменения, а также подробный анализ происходящего
предотвращение аварийных ситуаций, а также работы по ликвидации последствий
надежная обратная связь «умного дома» с жильцами
простота управления

Для установки системы «умный дом» можно приобрести ее уже в готовом виде или ознакомиться с инструкциями, расположенными в интернете (видео, текстовые), в которых расписано, как сделать «умный дом» своими руками.

Как выполняется работа по установке

Что необходимо сделать для создания системы «умный дом» своими руками:

оборудовать сервер
настроить веб-сервер
организовать компьютерное видеонаблюдение для повышения уровня безопасности
подключить охранные аналоговые веб-камеры и систему сигнализации
настроить интернет-соединение
смонтировать сеть при помощи подключенных датчиков и прочих исполнительных устройств
подключить температурные датчики и систему освещения
создать управление отопительной системой
подключить все инженерные сети к единой системе «умный дом»

Прежде чем приступить к созданию «умного дома», необходимо выбрать центральный блок управления (желательно компьютер). Данное устройство поможет обеспечить универсальность и простоту использования системы. При помощи компьютера можно выполнять большое количество разноплановых задач в пределах одной системы, а также мелких подсистем. Благодаря развитости современного оборудования, а также оснащения его наиболее распространенными протоколами, интеграция подсистем в единую систему «умный дом» становится очень простой.

После того как вы определились с устройством управления, необходимо подключить к нему камеры, обеспечивающие запись видео для повышения безопасности жильцов. После таких процедур подключиться к видеонаблюдению можно при помощи удаленного рабочего стола, даже не находясь дома. Помимо камер, необходимо подключить сигнализацию и специальные датчики.

Также к серверу можно подключить 1-wire датчики, при помощи которых можно автоматизировать включение и отключение придомового освещения в зависимости от климатических особенностей; полученную информацию можно использовать для контроля температурного режима внутри квартиры или дома.

Многие владельцы загородных домов считают, что «умный дом» - дорогостоящее устройство, которое по карману далеко не каждому. Если же детальнее вникнуть в эту тему и подойти к вопросу создания системы серьезно, то «умный дом» можно будет собрать своими руками, ознакомившись с описанием, схемой и пошаговой инструкцией с фото-примерами.

Что представляет собой «умный дом»

«Умный дом» работает самостоятельно либо при минимальном участии владельцев. Основные функции, которые на него возлагаются:

Большая часть систем «умного дома», представленных на рынке, может обеспечивать всё перечисленное и даже больше.

Устройство чаще всего состоит из таких частей:

контроллера, посредством которого выбирается нужная программа и включается соответствующее устройство;
датчик дыма — активируется в случае возгорания. Монтируется на стену либо потолок любым доступным способом;
датчик контроля дверей и окон. Используется на случай незаконного проникновения в дом либо если жильцы забыли их закрыть. Состоит из двух частей, одна из которых крепится к коробке, другая - к двери. При длительном разъединении датчиков сигнал передается на процессор;
датчик протечки воды срабатываюе в случае повышения влажности;
датчик утечки газа реагирует на обнаружение такового в воздухе;
розетки и лампочки. Этими устройствами можно управлять на удалении от дома;
камеры видеонаблюдения. Возможна установка любого количества таких устройств как в доме, так и на улице, вести запись с них постоянно либо по датчику движения;
датчик движения. Срабатывает в случае обнаружения какого-либо перемещения. Реакция устройства мгновенная, при этом владельцу посылается сигнал на мобильное устройство.

Выбор конкретного модуля зависит от потребностей и пожеланий хозяев жилья.

Плюсы и минусы «умного дома»

«Умный дом» является довольно сложной системой с широким функционалом, которая наделена множеством положительных качеств:

возможность установки и настройки в помещении по заданным параметрам;
экономия до 30% расходов на различных системах и коммуникациях;
повышение уровня комфорта;
оборудование может задействоваться не только для автоматизации, но и в целях развлечения.

Не обошлось и без недостатков:

высокая цена. Именно этот фактор во многом сдерживает распространение системы. Помимо высокой стоимости на покупку и монтаж, в случае поломки какого-либо модуля, его замена обойдется также очень дорого;
проблематичность с прокладыванием электропроводки и сигнальных проводов. Если же используется беспроводной комплекс, то это также повышает стоимость системы;
для круглосуточного функционирования необходима установка дополнительного оборудования (бесперебойник, стабилизатор), что требует отдельного помещения. Выделить отдельную комнату возможно далеко не в каждой квартире или доме.

Несмотря на перечисленные нюансы, такое оборудование все же становится более популярным, что позволяет даже из обычной «двушки» или небольшого домика сделать комфортное и современное жилье.

Виды систем

Сегодня существует много вариантов таких систем, у каждой из которых есть свои характеристики и особенности, представленные в таблице.

Система	Описание	Плюсы	Минусы
Проводные	Сигнал от датчиков к исполнительным устройствам подается непосредственно по проводам.	Быстрый отклик устройств и отсутствие возможной перегрузки разными командами.	Сложный монтаж, который нужно выполнять на этапе строительства.
Беспроводные	Связь между системами управления и исполнительными устройствами осуществляется при помощи радио- и телекоммуникаций.	Не нужно прокладывать проводку и нарушать отделку дома.	Требуется частая замена элементов питания, радиосвязь несколько ограничивает возможности системы.
Централизованные	Обеспечивает контроль работы и состояния всех возможных коммуникаций посредством одного блока.	Можно согласовать все используемые устройства в доме.	Работоспособность определяется качеством используемой программы в процессоре.
Децентрализованные	Состоит из независящих друг от друга процессоров.	Удается свести к минимуму последствия отказа отдельного узла.	Много управляющих устройств, что усложняет монтаж и настройку.
Система с открытым протоколом	Команды управления задействуются многими производителями.	Можно подключать устройства от разных производителей, при этом процессор их опознает и будет с ними работать.	Может потребоваться частичная адаптация устройств.
Система с закрытым протоколом	Команды, используемые для управления, написаны производителем только под конкретные приборы и устройства.	Все элементы и узлы соответствуют друг другу.	Другие устройства не будут работать с такой системой, поскольку попросту не опознаются.

Выбор технологии

Для самостоятельного конструирования системы «умного дома» лучше воспользоваться готовыми технологиями, что позволит упростить процедуру. Сегодня есть довольно много комплексов, но выбирать лучше из наиболее надежных и доступных. В этом случае подбирают базовое оснащение основной платформы. Это может быть:

Xiaomi Smart Home Suite;
Google Home;
Amazone Echo;
Arduino;
Zigbee.

Xiaomi Smart Home

Китайский бренд. Система «умного дома» включает ряд компонентов (всевозможные датчики, автоматическое управление жалюзи и т.д.). Посредством мобильного приложения осуществляется непосредственное управление оборудованием. Протокол работы может быть как по Wi-fi, так и Bluetooth либо ZigBee. Особенность платформы - отложенный старт, что позволяет включать и выключать разные устройства в удобное время независимо друг от друга.

Google Home

Представляет собой приложения для управления комплексом с модулями от Google, TP-link, Xiaomi и пр.

Amazone Echo

Особенностью является наличие голосового помощника, посредством которого можно получить не только ответы на вопросы, но и управлять громкостью на устройствах, включением и выключением телевизора.

Zigbee

На основе Zigbee можно создать «умный дом» за вполне приемлемую сумму, в отличие от известных брендов. Сегодня немало компаний работают с Zigbee, но при этом стоит учитывать, что компоненты разных производителей могут быть несовместимы. Поэтому лучше остановить свой выбор на одной фирме.

Arduino

Рассматривая описание систем, нельзя не упомянуть Ардуино - комплекс программ, позволяющих построить автоматизированные системы, не имея особого опыта в этой сфере. Для Ардуино рынком сегодня предлагается различное оборудование, дающее возможность создавать «умный дом» своими руками, поскольку система имеет открытую архитектуру.

Учитывая отзывы специалистов, приобретение отдельных компонентов дает возможность собрать оборудование в разы дешевле, чем при покупке готового решения.

Как самостоятельно собрать «умный дом»

Чтобы собрать систему «умного дома» своими руками, рассмотрим схему, инструкцию с пошаговым описанием процесса сборки и фото-примерами.

Подготовительные мероприятия перед монтажом

Для начала нужно выполнить несколько подготовительных шагов:

Выбрать нужный тип системы, исходя из финансовых возможностей и технического оснащения.
Разработать проект, включающий детальный чертеж системы.
Осмотреть дом и оценить коммуникации на предмет возможности монтажа узлов и различных датчиков.
Выбрать удобное место для установки и расположения компонентов комплекса.

Нужно учесть, что некоторые системы требуют наличия компьютера, с помощью которого создается сайт дома, отображается схема системы, устанавливается требуемое ПО.

Схема комплекса

Чтобы определиться с точками установки того или иного компонента, способом их соединения, коммуникации и контроля, нужно разработать схему. Она позволяет понять, какая будет конфигурация, принцип работы устройства, а также выявить наиболее важные узлы системы. Как правило, оборудование состоит из следующих групп:

Датчики. Подают сигнал о возникших изменениях либо нарушениях.
Исполнительные устройства. Они непосредственно воздействуют на переключение, регулировку, изменение режима работы, коммуникации.
Устройства управления. Являются главной частью комплекса, которая контролирует, выполняет нужные программы и управляет функционированием системы.

Пошаговое устройство

Для самостоятельной сборки рекомендуется приобрести набор, который необходим для вашей квартиры или дома. Детальный монтаж приводится в инструкции к устройству, с которой нужно внимательно ознакомиться, чтобы избежать возможных ошибок.

Процесс установки сводится к подключению исполнительных модулей и датчиков к управляющему устройству и состоит из таких шагов:

По завершении сборки производят запуск и настройку системы.

Если придерживаться советов специалистов, то начинать следует с простых функций, не задавая программу со множеством режимов. Если в работе не будет никаких сбоев, можно тестировать более сложные функции.

Нюансы монтажа

В процессе установки «умного дома» необходимо учитывать ряд особенностей:

Устройства видеонаблюдения лучше располагать возле окон и дверей.
Индицирующие компоненты следует монтировать от пола в 20-30 см, что повышает эффективность функционала.
Немаловажным моментом является правильный подбор платы, что напрямую определяет функционирование всех модулей. В этом случае лучше обратиться к специалисту.
В качестве дополнения рекомендуется устанавливать круглосуточный мониторинг и системы, обеспечивающие связь с охранной службой для своевременного реагирования.
Монтаж элементов системы в квартире или доме следует начинать с помещений технического назначения.
Процессор располагают в центре относительно всех модулей.
Если издаваемые звуки слишком слабые, для усиления применяют дополнительные устройства.
Тестовый запуск после монтажа комплекса проводят в обязательном порядке.

Обустройство жилища «умным домом» доступно каждому, но своими руками собрать систему даже по описанию и схеме с фото пошаговых действий под силу лишь подготовленному человеку, который представляет принцип работы и особенности комплекса. Если нет понимания, как работает система, то лучше обратиться за помощью к специалистам. В случае неправильного монтажа, вместо желаемого комфорта возможны лишь серьезные последствия.

Читайте также: