Скачать программу умный дом для пк. Умный дом своими руками. Оборудование

«Умный дом» собственными руками

• Компьютерное железо

Представьте картину: вы входите домой, автоматически включается свет и приятный женский (мужской, впрочем - кому как) голос приветствует вас. Вы небрежно бросаете фразу в сторону микрофона: «Дом, включи мой компьютер». Через несколько секунд слышите привычный шелест кулеров своего родного железного коня.

Будущее - сейчас

Небольшой экскурс в том, что сейчас называют «умный дом». Вот что скажет нам википедия:

«У́мный дом (англ. digital home) - жилой автоматизированный дом современного типа, организованный для удобства проживания людей при помощи высокотехнологичных устройств. Под «умным домом» следует понимать систему, которая должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в здании, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Основной особенностью интеллектуального здания является объединение отдельных подсистем в единый управляемый комплекс.

Важной особенностью и свойством „Умного дома“ отличающим его от других способов организации жизненного пространства является то, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека с жилым пространством, когда человек одной командой задает желаемую обстановку, а уже автоматика в соответствии с внешними и внутренними условиями задает и отслеживает 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 сигнализации, воротами и прочим. В доме оборудованном системой „Умный дом“ достаточно одним нажатием на настенной клавише (или пульте ДУ, сенсорной панели и т. д.) выбрать один из сценариев. Дом сам настроит работу всех систем в соответствии с Вашим пожеланием, временем суток, Вашим положением в доме, погодой, внешней освещённостью и т. д. для обеспечения комфортного состояния внутри дома.»

В моем случае, я расскажу как организовать управление нагрузкой (розетки, лампы накаливания, etc) при помощи распознавания голосовых команд и озвучить все это неплохим русским голосом.

Технические подробности

1-wire

Для начала нам, конечно же, необходимо определиться с технологиями управления электропитанием устройств. На текущий момент таких имеется множество. Самая, пожалуй, простая, популярная и недорогая в реализации, это 1-wire от компании Maxim/Dallas. Технология 1-wire далеко не нова и известна уже около 10 лет. 1-wire широко применяется как в быту, так и в промышленных системах.

Преимущества 1-wire

• Простая и понятная архитектура сети
• Низкие требования к кабелям
• Большая протяженность линии
• Низкая стоимость и простота компонентов
• Открытый протокол и доступное ПО для программирования
• Возможность в определенных ситуациях обходиться без питания

• Низкая скорость передачи данных
• Обязательное наличие мастера, ведущего сети

Дело все в том, что устройства с точки зрения организации обмена данными пассивные элементы цепи. Компоненты 1-wire не могут без специального запроса посылать в сеть данные. Таким образом устройства не могут общаться друг с другом без «активного» ведущего. Элементы сети являются всегда ведомыми. Мастер в сети 1-wire только один. Именно он инициирует, контролирует и управляет работой сети и подключенных к сети устройств. В зависимости от используемого программного обеспечения, мастер 1-wire линии может по-разному работать со своими подопечными, но только он в конечном итоге может опросить состояние конкретного элемента, а также послать запроса на получение от этого элемента какой-либо информации. Например, если нам необходимо в режиме реального времени выводить значение температуры с множества датчиков, то мастер сети в цикле будет по очереди опрашивать эти датчики. Отвечать мастеру по сети может только одно устройство. В качестве мастера может выступать МК (микроконтроллер), который может при соответствующем ПО напрямую включаться в сеть 1-wire к одному из своих портов ввода-вывода. Мастером может выступать также ПК (персональный компьютер), использующий специальные элементы сопряжения, позволяющие соединять 1-wire с COM-портом или USB-портом компьютера, такие как DS9097 или DS9490.

Собственно, работа ПК в качестве контроллера нас и интересует. Специальный элемент сопряжения выглядит примерно так:

Как видно, это небольшой переходник, имеющий с одной стороны USB, с другой - разъем RJ-11 для подключения элементов сети 1-wire (элементы 1-wire мы можем вешать на стандартный телефонный кабель - дешево и сердито).

Другая технология под названием Х10 использует для передачи данных метод частотного уплотнения в обычной электросети квартиры.

Плюсы:

• Легка в установке
• Никаких дополнительных проводов в квартире
• Распространенный стандарт, много исполнительных элементов
• Относительно низкая стоимость и простота компонентов
• Не требует дополнительного электропитания

Минусы:

• Медленная передача данных
• Большинство элементов не поддерживает команду статуса (т.е. не узнать текущее состояние устройства)
• Дороже чем 1-wire

Х10 подойдет ленивым и тем, кто не желает по каким-то причинам тянуть дополнительные кабеля. Я попал в ту и другую категорию, поэтому мой выбор остановился на Х10 =)

Едем дальше - видеонаблюдение

В первую очередь - компьютер. Он будет ядром, головой нашей системы «умный дом». Именно к нему мы подключим управление электропитанием наших домашних устройств посредством мастера сети 1-wire или Х10, к нему же мы подключим и камеры видеонаблюдения. В моем случае, я выбрал обычные простые web-камеры среднего качества. Подключаться все будет через USB. Ограничение на длину кабеля в 5 м, обходилось мной в виде покупки длинных активных USB кабелей, где возможно, и связкой кабелей через USB-хабы с внешним питанием (возможно, кто-то предложит другое решение - буду рад услышать). У меня вышло в итоге 4 веб-камеры для всех помещений квартиры.

Учим компьютер понимать нас и разговаривать

Объединяем

Подводим итоги

Все ли окна закрыты? Выключен ли свет? Не пробрался ли кто в квартиру? Если ваш дом подключен к Сети, достаточно одного взгляда на экран смартфона, чтобы узнать, все ли в порядке. Это становится возможным благодаря системам умного дома. И самое замечательное, что можно управлять своим жилищем отовсюду. Нужно всего лишь нажать кнопки на экране смартфона, чтобы приглушить свет в гостиной, отрегулировать отопление или включить телевизор.

В системе отопления соединение с мобильный устройством обеспечивает умный термостат. В отношении окон эту задачу выполняет сенсор, который регистрирует открытие и закрытие створок. А телевизор, торшер или кофеварка включаются в Сеть с помощью умных розеток.

Простое переоснащение техники

Сверления, прокладки кабеля или пробивания стен для этого не требуется. Многие устройства для умного дома можно закрепить обычным двусторонним скотчем. Их питание обеспечивается от аккумуляторов или батареек, а команды управления и данные сенсоров можно передавать посредством радиосигнала.

Отдельные продукты для умного дома соединяются со смартфоном через Bluetooth или используют домашнюю сеть Wi-Fi. Однако если речь идет об управлении несколькими устройствами и на нескольких этажах, коммуникация часто осуществляется через дополнительный центральный пункт управления умного дома.

Пункт управления в свою очередь подключен к роутеру и обеспечивает соединение со смартфоном и с Интернетом. К тому же он позволяет управлять всеми устройст­вами, чтобы, к примеру, при уходе жильцов из дома автоматически выключались все электроприборы и включалась система безопасности.

Для построения подобной системы вам не понадобятся ни недюжинные технические знания, ни уйма времени. Чаще всего достаточно часа или двух, чтобы установить и настроить все устройства. CHIP представит вам шесть приложений, которые будут особенно полезны при запуске функций умного дома. При этом мы сосредоточились на безопасности и энергосбережении.

Приложения для умного дома

Netatmo Welcome: Сетевая камера с распознаванием лиц

Мобильное приложение Netatmo Wel­come расскажет вам, кто сейчас находится в доме. Если видео­камера не может идентифицировать человека по лицу, она запускает видеозапись и уведомляет вас об этом. Когда вы дома, приложение может информировать вас о попавших в объектив движущихся объектах или улавливаемых микрофонами звуках тревоги (например, от датчика дыма). Видеозаписи сохраняются локально на входящую в комплект SD-карту или сервер FTP. Запись, а также удаленный доступ к видеоизображению предоставляются бесплатно, а вот за видеокамеру нужно будет однократно заплатить примерно 17 000 рублей.

Платформы: Android, iOS

Yale ENTR: Открытие входной двери через смартфон

При использовании ENTR Smart Lock или August Smart Lock вы можете оставить дома ключ от входной двери. Ведь электронный дверной замок откроется, когда вы проведете пальцем сверху вниз в приложении. Команду на открывание замок получает через зашифрованное соединение Bluetooth Low Energy. Когда вас нет дома, можно предоставить ограниченный определенным временем доступ в дом знакомым или вызванным мастерам. Если кто-то из проживающих вместе с вами все же захочет открыть дверь обычным ключом, сделать это возможно. Умный замок ENTR (около 25 000 рублей) устанавливается на внутренней стороне двери и не виден снаружи.

Платформы: Android, iOS

Gigaset Elements: Защищаем жилище от непрошеных гостей

С Gigaset Elements Starter Kit вы сделаете свой дом более безопасным, потратив всего около 12 000 рублей. Стар­­товая комплектация включает центральный пункт управления, датчик движения, а также датчик взлома двери. В отличие от других систем безопасности, дверной сенсор распознает попытку насильственного проникновения (по уровню шума). В этом случае вы получите уведомление через приложение на смартфоне. С его помощью вы также можете включать режим присутствия или отсутствия дома и устанавливать, в какое время должна активироваться система безопасности. Опционально доступны датчик открытия окна, камера и сирена.

Платформы: Android, iOS

Panasonic Home Network: Полная защита на все случаи жизни

Система безопасности Panasonic Smart Home поднимет вас по тревоге телефонным звонком и в том случае, если вы находитесь офлайн. С помощью интернет-соединения мобильное приложение Panasonic Home Network Sy­stem еще и оповестит вас о происшествии. Инициатором тревоги может быть один из датчиков для двери (окна), датчик разбития стекла или протечки воды из набора Starter Kit Plus (около 20 000 рублей). При установке дополнительных аппаратных модулей приложение также позволяет наблюдать за тем, что происходит внутри или снаружи вашего жилища, включать или отключать бытовые электроприборы, управлять освещением, стационарным телефоном и многое другое.

Платформы: Android, iOS

eQ-3 Homematic IP: Регулировка отопления через смартфон

Удобную возможность для управления температурой в помещении через смартфон предлагает eQ-3 с помощью Homematic IP. При настройке через приложение радиаторные термостаты и оконные датчики соединяются с центральным пунктом управления (который обойдется вам примерно в 5000 рублей) и соотносятся с помещением. Затем термостаты, находящиеся в одном помещении, автоматически синхронизируются друг с другом. И если в комнате открывается окно, они снижают интенсивность отопления. Экономить энергию можно также при помощи графиков нагрева, которые без проблем задаются через мобильное приложение на каждый день и для каждой комнаты - очень удобно.

Только ленивый не слышал про умные дома - про них трубят на всех углах уже порядка десяти лет, в мире существуют сотни производителей гаджетов и оборудования и похоже, что интернет вещей станет главным трендом ближайшего десятилетия. На днях я решил разобраться, какие бывают умные дома, сколько они стоят и как можно самостоятельно собрать такую систему в моей киевской двухкомнатной квартире.

Очень быстро я выяснил, что в мире нет единого стандарта, либо же «эталонного» производителя умных устройств и мне придется объединить в одну экосистему «зоопарк» из нескольких десятков гаджетов от разных производителей. Nest делает лучшие в мире термостаты и умные камеры, китайцы производят отличные розетки с кучей полезных функций, ABB и Schneider производят лампочки - список можно продолжать долго и об этом речь пойдет в следующей статье. Самый важный момент состоит в том, что каждый из производителей предлагает соственный софт для управления своими гаджетами и какого-то простого решения, чтобы управлять ими централизованно просто нет.

Я начал искать способы, как можно объединить все лучшие в своем классе гаджеты в единую систему и «общаться» с ними через смартфон. Я являюсь скорее продвинутым пользователем, чем разработчиком и надеюсь, что мой практический опыт будет интересен всем, кто интересуется темой умных домов и его смогут повторить рядовые пользователи.

В странах Восточной Европы ситуация несколько иная. «Умный дом» - это в первую очередь комфорт, а затем экономия. Электричество в Киеве стоит копейки, горячая и холодная, тоже и экономия в двухкомнатной холостяцкой квартире мне ни к чему. А вот система видеонаблюдения с датчиками движения, лампочки, которыми можно управлять с дивана, розетки, умеющие включаться и выключаться по расписанию, кондиционер, поддерживающий в помещении устойчивую температуру, бытовая техника, работающая по расписанию, управляемые шторы и другие подобные гаджеты – это именно то, что мне нужно.

После двух дней изучения вопроса у меня осталось три варианта для создания умного дома.

1. Оплатить услуги специализированной компании и не погружаться в суть процесса
2. Купить все необходимые устройства и настроить их на базе либо полноценного сервера, либо Arduino\ Raspberry PI
3. Самостоятельно нарисовать приложение для управления умным домом на базе мессенджера Sender и прописать логику работы гаджетов на облачной ОС Corezoid

Вариант 1. Заплати и свободен

• регулировка температуры в помещении и освещения, в зависимости от погоды, времени суток и наличия хозяев дома
• автоматическое открытие и закрытие штор, жалюзи, шлагбаума
• включение/выключение системы обогрева пола, ступенек, подъезда к гаражу, полива газона
• контроль работы всех электроприборов, инженерных систем и экономия электроэнергии
• предотвращение утечек газа и воды
• удаленный прогрев сауны или бани
• переход на резервные источники электроэнергии
• защита от перенапряжения, и утечки газа
• датчик заполнения выгребной ямы и забивки слива
• пожарная сигнализация
• удаленный контроль видеокамер, умная система безопасности

К сожалению, в Украине, этот вариант работает лишь наполовину. У нас можно купить или заказать все необходимое оборудование, но проектировать и строить «умный дом» будет компания, не имеющая отношения к производителю. Это означает, что мне придется положиться на везение и профессионализм подрядчиков. Я не понаслышке знаю про факапы строителей, а в случае с умным домом раздолбайство помноженное на недостаток знаний может привести к самым печальным последствиям. Впрочем, мне этот вариант все равно не подходит – в моей квартире уже сделан ремонт, поэтому я хочу интегрировать технологии умного дома в уже готовое помещение и не заниматься обновлением коммуникаций.

Вариант 2. Умный китайский дом

Как пример «коробочного решения» можно привести «умный дом» от Meizu. Это совокупность гаджетов от разных компаний, которые объединены программным комплексом LifeKit. Это весы RyFit, лампа X-Light Plus, очиститель воздуха Air Cube, розетки и другие устройства. Аналогичную систему недавно выпустил и Xiaomi.

Что касается одиночных «девайсов», то здесь все еще интереснее. На китайском аналоге Kickstarter – площадке Demohour регулярно появляются просто потрясающие вещи. Недавно «умная розетка» Smart Plug K установила рекорд китайского краудфандинга и собрала около $270 000. Розетка поддерживает все популярные типы вилок, умеет удаленно включать и выключать любую технику, поддерживает доступ по 3G и Wi-Fi и работает как Wi-Fi повторитель для усиления сигнала. Хороший набор устройств предлагает и китайская компания BroadLink. На Amazon.com можно купить набор нужных гаджетов и собрать с их помощью собственную версию «умного дома». По этим ссылкам ( , , ) можно почитать и про другие устройства.

Минус этого варианта заключается в том, что на рынке единого простого решения, которое позволит объединить все доступные на рынке гаджеты в единую систему. Приходится делать выбор – покупать набор гаджетов от одного производителя, либо покупать устройства разных брендов и управлять каждым из них по-отдельности. Первый вариант плох тем, что в мире нет «эталонного» разработчика «умных домов», который производит лучшие в своем классе гаджеты, а второй тем, что управление каждым из устройств по отдельности противоречит самому принципу умного дома.

На Хабре описаны десятки способов самостоятельно создать «умный дом» на основе Linux-подобных систем, Arduino, Raspberry PI или полноценных серверов. Это отличное решение, но я являюсь скорее продвинутым пользователем, чем разработчиком и вряд ли смогу воплотить в жизнь подобные схемы. Я решил найти способ, который не требует специфических знаний.

Вариант 3. Сделай сам

1. Проблемы, возникающие на пути
2. Что в активе

В завершающей части цикла статей о создании и конфигурировании микросервера, собранного своими собственными руками, я планировал написать о том, как я героически внедрил еще и систему класса «Умный дом» на технологической базе все того же микросервера. Ну а что из этого получилось, читайте ниже.

Для чего может быть нужен «Умный дом»?

Концепция «умного дома» появилась не вчера и даже не позавчера. Автоматизированное и автоматическое управление домашним хозяйством зародилось в умах людей еще в конце XIX века, когда на смену настоящим лошадиным силам пришли стальные машины в массовом порядке. И именно тогда человек задумался, а ведь можно же объединить все приборы домашнего обихода в единую систему и управлять ими как тому душе захочется. Хочешь включай свет в душе на втором этаже выключателем в сарае, а хочешь включай систему обогрева просто звонком по телефонному номеру.

В умах мечтателей рисовались идиллистические картинки того, как человек, приходя домой, наслаждается комфортом, а все домашние заботы выполняются сами собой. Эти чаяния были воплощены, в том числе, и в многочисленных художественных произведениях, начиная от неподражаемого Чарли Чаплина и заканчивая смелыми произведениями писателей-фантастов. И во многом они предвосхитили будущее развитие домашней техники и ее интеграцию в единые системы. Но история пошла не совсем так, как виделось многим.

В нынешних, непростых условиях «умный дом» должен выполнять примерно следующий набор функций, далеко не всегда обязательных, но и не ограничиваясь их рамками. Начнем с самого простого. Управление светом. Умный дом должен включать освещение, когда темно и он регистрирует присутствие человека. А в светлое время суток и когда в помещении нет никого, электроэнергия должна экономится, поэтому лампочки жечь почем зря система не должна. Следующей функцией, реализуемой относительно легко, можно смело назвать регулирование климата в помещениях. В зависимости от температуры, умный дом включает либо обогрев, либо кондиционирование. Ну и в идеале еще управляет влажностью, что особенно важно в зимний период, когда с влажностью в нашем климате как-то совсем плохо.

Умный дом, вполне разумно нагрузить еще и различными охранными функциями. Он должен уметь распознавать своего хозяина и отпугивать чужаков включая свет, бытовые приборы и всячески имитируя присутствие хозяев на объекте. Кстати получая сведения о местоположении своего хозяина, приличный умный дом, к его приходу домой успеет привести микроклимат к заданному состоянию. А в промежутках, когда дома никого нет, дом будет стараться экономить энергию, будь то газ или электричество, по максимуму.

Что еще? Пожалуй, умный дом должен уметь управлять бытовыми приборами, желательно без лишних телодвижений со стороны жильцов. Так, возможно, что для управления телевизором, музыкальным центром и автоматическим пылесосом можно было бы использовать единый пульт или же обойтись вообще без пультов, применяя голосовое управление или жесты. А заодно, некоторым владельцам хотелось бы иметь возможность получать какую-то историческую статистику. Например, как изменялась температура в кладовке в течение года или как коррелируют расход воды и включенный свет в ванной комнате на втором этаже.

А вот такие смелые идеи, как автоматическая готовка завтраков, обедов или ужинов, уборка постелей, глаженье и складывание одежды и прочий домашний неквалифицированный труд, похоже так пока и остаются пока фантазиями литераторов. Хотя время от времени кто-то и пытается решить эти задачи, но в массы они так и не идут. И навряд ли пойдут, пока на рынке не появится комплексное решение, позволяющее решить без головной боли проблему сразу, целиком. Даже автоматизированные холодильники, заказывающие продукты питания с доставкой, по мере их расходования, как-то не прижились. Ведь важен не только холодильник сам по себе, но и вся инфраструктура вокруг него. Продукты в упаковке и с бирками, служба доставки, а заодно и угадыватель пожеланий хозяев, которым вдруг завтра захотелось жаренных креветок на ужин, а не надоевшая брокколи.

Методы реализации концепции «Умный дом»

С технической точки зрения тут все просто. Каждый умный дом делится на центральный контроллер, хранящий и обрабатывающий логику событий, датчики, собственно генерирующие события и разнообразные исполнительные устройства обрабатывающие приказы центрального контроллера. Собственно, это и есть система умного дома. В некоторых же случаях, при большом желании, можно еще добавить и некий интерфейс для коммуникации с пользователем. Это может быть пульт или пульты управления, программа на телефоне или планшете, либо вообще отдельное рабочее место, как в сериале Star Track.

Датчики и исполнительные устройства могут быть самыми разнообразными. К датчикам можно отнести любое устройство, которое может что-то измерить, начиная от уровня освещенности и заканчивая местоположением главы семьи в пространстве вне дома. Последний, правда совсем не типичный датчик, но все равно он может генерировать определенные события, на которые центральный контроллер может реагировать. Все скучно, неинтересно и предсказуемо. Впрочем, у исполнительных устройств все аналогично. Они могут что-то коммутировать, например, электропитание, что-то подкручивать, например, регулятор подачи теплоносителя или что-то нажимать, типа кнопки открытия ворот гаража. По большому счету, все действия, выполняемые исполнительными устройствами, так или иначе выполняются человеком.

А вот в качестве центрального контроллера может выступать либо универсальный компьютер, снабженный интерфейсами для взаимодействия с периферией умного дома, либо же вообще отдельное узко специализированное устройство, спроектированное только и исключительно под эти задачи. Но даже такое устройство есть ни что иное, как компьютер.

Именно на этом этапе, я хочу сразу заметить, что датчики и исполнительные устройства как-то должны общаться с центральным контроллером. Они должны с ним соединяться, это раз, и пересылать потоки данных в понятном для всех сторон виде, это два. С точки зрения физической организации тут доступно два основных варианта: проводное соединение и беспроводное соединение по радиоканалу. Экзотику типа оптического взаимодействия или передачи данных и команд на перфокартах пневматической почтой мы не рассматриваем. Кстати радиоканал может быть реализован на вполне широком спектре радиочастот, хотя производители оборудования стараются все же ограничиться нелицензируемыми частотами, доступными для гражданского населения.

Проблемы, возникающие на пути

Если бы мы жили в идеальном мире, то у нас не было бы никаких проблем, за исключением одной. Нам было бы слишком скучно жить в таком мире. Поэтому на пути реализации системы умный дом встает множество, вполне преодолимых затруднений, которые наполняют наш мир красками радости бытия, разумеется только в случае их удачного преодоления. А о потенциальных проблемах можно говорить много, долго и нудно.

Прежде всего стоит начать именно с физической среды по обмену информацией между центральным контроллером и всей периферией. Если используется радиоканал, то в городской застройке он может работать очень нестабильно из-за сильно загруженного эфира, особенно с учетом того, что многие производители оборудования совершенно игнорируют необходимость наличия гарантированной доставки сообщений. Более того, радиообмен данными потенциально уязвим для злоумышленников, ведь его очень просто прослушать, а меры кодирования передач подвержены компрометации. И вот ладно, если это был сигнал от датчика температуры за окном. А если это была команда отопительной системе? Или замкам на входной двери?

Но и с проводным соединением датчиков и исполнительных устройств, не все так просто. Для них требуется прокладка кабелей. И пускай это будет всего один или два тоненьких проводочка, но все равно ради них придется бурить стены, снимать подвесные потолки портить красоту прошедшего ремонта. Как разумно было бы предположить - проводную систему умного дома нужно спроектировать еще до начала ремонта вашего, пока еще глупого, дома. А реализовать, разумеется, на стадии ремонта. Иначе жгуты свисающих проводов будут обеспечены.

Казалось бы, тут решением может быть беспроводное соединение, если особенно дом загородный и плотность радиопомех там минимальна, но не стоит забывать и о питании различных датчиков и устройств. Если некоторые, далеко не все, датчики можно запитать от сменных батарей, то вот с исполнительными устройствами будет все не так просто. Мощные электромоторы требуют подведенного электричества из розетки. И не будет ли вам обидно, что ваш дом замерз только потому, что в кране системы отопления вдруг внезапно сели батарейки? Поэтому даже с беспроводными системами вероятность необходимости мудрить с проводкой остается весьма высокой. И еще немного по батарейному снабжению энергией. Их нужно периодически менять, но делать это будет лень уже после второй итерации. Человеческий фактор как ни крути. По крайней мере мы должны жить, а не заниматься бесконечной заменой элементов питания во всевозможных гаджетах.

Кстати, некоторые исследователи работают в направлении добычи энергии для питания датчиков из окружающего устройства эфира. Так уже представлены публике действующие прототипы датчиков температуры, которые заряжаются от радиоволн Wi-Fi точек доступа, а затем, когда энергии накоплено уже достаточно, подключаются к сети Wi-Fi и отправляют показания исполнительному контроллеру. Плюсом такой системы как раз и является то, что не требуется ни проводов для передачи информации, ни для питания. Но, например, датчик содержания CO 2 в воздухе запитать от точки доступа уже не выйдет, поскольку сам датчик для проведения измерений должен нагреваться до высокой температуры, а на это требуется уйма энергии.

Но и это еще далеко не все проблемы встречающиеся на пути внедрения системы умного дома на практике. В силу неорганизованности рынка, многие игроки на нем были вынуждены разрабатывать собственные стандарты обмена данными между периферией умного дома. Так появились на свет устройства, которые несовместимы друг с другом. И пытаясь автоматизировать свой дом, его владелец становится заложником фирмы производителя, поскольку не может перейти на устройства другого изготовителя по причине отсутствия совместимости. И дело тут далеко не в номенклатуре устройств или их стоимости у одной компании. А что будет если она сойдет со сцены в то время когда системы умного дома должны работать десять и даже двадцать лет? Что делать через 15 лет, если вышел из строя центральный контроллер? Затевать новый ремонт и полностью менять систему умного дома? Вопрос остается без ответа.

Но тут появился свет в конце тоннеля. На свет таки появились и постепенно разрабатываются доступные стандарты. И если даже зайти на русскоязычную версию Википедии, то только там можно насчитать как минимум девять различных стандартов коммуникации. И это не считая фирменных стандартов. Разумеется, пройдет некоторое время, и производители так или иначе примкнут и усилят некоторые стандарты как, например, это произошло с форматами видеодисков (а были DVD, Video Disk, Blue Ray, HD DVD и прочие). Только вот упражняться они будут за счет потребителя (и всегда так было). И в случае ставки не на того жеребца, можно приплыть к некоторому диссонансу уже через пару лет, попытавшись добавить еще один датчик к системе.

А удобство использования? Вот есть кнопка на стене, нажимая на нее я получают четкое действие. Если вместо кнопки там будет дисплей, то вместо единичного нажатия, я, вполне резонно, ожидаю увидеть там меню, которое потребует от меня не только мысленных, но и моторных усилий в виде множества нажатий на экран или клавиатуру. Друзья, это удобно только в космических фантастических фильмах, где герои нажимают тучу кнопочек перед каждой дверкой. А в реальной жизни все должно быть быстро и четко.

В завершение этой сентенции, я хотел бы упомянуть еще об одной проблеме, про которую обычно забывают. По мере усложнении системы она становится все менее и менее надежной. Самая простая система, где присутствует только положительная или отрицательная обратная связь - наиболее надежная. Представьте связку из термостата и газового клапана. Чем выше температура, тем сильнее термостат закрывает газовый клапан понижая тем самым температуру. А если туже функцию поддержания заданной температуры возложить на неизмеримо более сложное устройство, например, на компьютер? UEFI, BIOS, микропроцессор, северный и южный мосты, оперативная память, дисковая подсистема, блок питания, операционная система, программа управления… Чем больше элементов, тем меньше надежность. Ведь даже в теории управления при дублировании систем контроля, при различии их показаний предпочтение отдается тому показанию, которое получено из более простой системы. А что будет если ваш супернавороченный умный дом просто зависнет где-нибудь посредине января?

Подбираемся к практической реализации

В процессе реализации проекта по микросерверу я долго размышлял, для каких целей я могу использовать концепцию «Умный дом» в приложении к своему дому. Эти размышления так или иначе приводили меня к решению, что централизованный умный дом мне не нужен. Система отопления замечательно регулируется промышленным контроллером отопительного котла с выносным блоком от Siemens. И делает он это замечательно. Простота контроллера не позволяет ему зависнуть в самый неудобный момент. И эта простота проверена годами. И даже когда вышел из строя один из температурных датчиков, отопление не пропало, хотя и работало по весьма чудному алгоритму. Что, впрочем, честно отображалось и на контроллере.

Следить за температурой в доме и управлять некоторыми устройствами мне помогает система Кситал . И в случае чего, это простая система, мне подаст соответствующий тревожный сигнал. Не о том, что у меня заклинил шаровой кран на управлении отопления, а о том, что в помещении под контролем опасно понизилась температура. И сообщит мне об этом в виде SMS-ки. Система работает несколько лет без сбоев. Что еще нужно?

Охраной занимается отдельная система, вызывающая в случае чего вооруженную поддержку, а заодно оповещает и меня о несанкционированном доступе. И интегрировать ее с чем-то еще не стоит явно. Включать и выключать свет по расписанию, конечно, здорово. Но там, где мне нужно включить свет, когда кто-то есть, работает совершенно автономный датчик движения с реле. Выключать свет на удалении можно при помощи проходных выключателей , как раз и разработанных для длинных коридоров или лестниц. Такой выключатель позволяет включать и отключать свет или другую нагрузку из любой точки, нужно только грамотно развести проводку. Надежнее решения не придумать. А с имитацией присутствия успешно справляются автономные таймеры, управляющие нагрузкой.

Конечно, я подумывал о дистанционном включении насоса для полива огорода, либо об автоматизированном управлении ставнями и жалюзи. Но для полива достаточно лишь радиореле, которое способно подключать или отключать нагрузку по сигналу с брелока. А от идеи с управлением ставнями пришлось отказаться лишь только как я прикинул, что придется сделать, сколько стен вскрыть и сколько кабеля проложить, лишь только для того, чтобы подвести электропитание в нужные места. Получалась почти половина ремонта.

Была у меня идея и по объемному мониторингу температуры по всему дому. Дескать хорошо бы иметь статистку и понимать, как меняется с течением времени температура в каждом отдельном помещении строения. И сравнивать ее с другими параметрами. С исследовательской точки зрения это конечно интересно, но на практике потребовалось бы реализовать сеть из нескольких десятков термических датчиков, соорудить интерфейсы для их подключения. Интересно, реализуемо, но усилия совсем никак не коррелируют с результатом, поскольку нет конечной цели для чего это делается.

И вот зачем портить надежно и стабильно работающую систему ради какой-то непонятной идеи? Зачем собственноручно понижать надежность системы, ошибка в которой приведет к весьма существенным затратам? Вот и мне показалось, что совсем незачем и лучше не нагружать микросервер функциями «Умного дома».

Что в активе

Тем не менее, я все же прошелся по самым доступным, если не по всем, системам для автоматизации домашнего быта на основе Ubuntu или совместимых систем. Представленный ниже текст сократит время на поиск чего-то интересного для реализации в своих проектах.

CCU.IO

Весьма продвинутый фронт-энд и контроллер бизнес-логики от какого-то немецкого инженера. За время написания статьи, продукт лишился своего собственного домена и переехал на GitHub . Но, всем при том, система заслуживает внимания, поскольку имеет русскоязычную документацию и форум.

Технологически система реализована на языке JavaScript и библиотеке Node.js, что автоматически означает очень гибкую возможность по реализации каких-то своих функций или изменению стандартных механизмов. Только для этого требуется быть программистом, чего явно не хватает многим, очень многим. Хотя конфигурировать систему могут и обычные пользователи, если ознакомятся с документацией.

Система предназначена не только для автоматизации дома, но может применяться как нечто для визуализации и автоматизации процессов, либо для помощи людям с ограниченными возможностями. Для реализации всего многообразия применений можно использовать уже разработанные дополнения, в том числе и для организации различных пользовательских интерфейсов.

CCU.IO взаимодействует с внешними системами, датчиками и исполнительными устройствами посредством драйверов. Мне удалось насчитать более тридцати драйверов для различных устройств, начиная от взаимодействия с базами данных MySQL и электронной почтой, и вплоть до управления умными лампами Phillips или подключения к ресиверам Onkyo. Среди поддерживаемого оборудования можно найти, разумеется, 1-Wire, HomeMatic и некоторые другие.

В целом CCU.IO - настоящий комбайн, который может делать почти все и работает на почти любом оборудовании, начиная с Windows и Linux и заканчивая различными одноплатными компьютерами.

Domoticz

А это уже чистая система , центральный контроллер, предназначенный для создания системы класса «Умный дом». Domoticz выпускается под эгидой Open Source, поэтому может модифицироваться и дорабатываться без особых затруднений, что очень важно когда первоначальному автору просто надоест ее поддерживать. Как и CCU.IO Domoticz работает на всем, начиная от Windows и Linux, и заканчивая всевозможными встраиваемыми устройствами.

Среди поддерживаемых устройств и протоколов я насчитал почти сорок наименований, хотя среди них встречались и такие редкости как Logitech Media Server или SolarEdge Inverter. Тем не менее, найти то с чем можно спарить Domotics можно без особого труда.

К одной из наиболее интересных возможностей я бы отнес наличие возможности графического построения логики процессов работы контроллера. Подобная возможность позволяет создавать обратную связь на различные события в системе без использования тяжкого труда разработчика.

В целом, система сформирована весьма цельной и достойна тщательного с ней знакомства. Я даже установил ее на один из своих NAS-ов и мониторил его температуру на протяжении полугода. Тольку от этого никакого не последовало.

Jarvis

Еще одни немцы с очень продвинутой в визуальном плане системой . Причем классической системой, управляющей жалюзи, светом, замками и температурой. Всем этим можно смело управлять с единого экрана, а заодно видеть текущее состояние конкретных элементов. Все сделано с немецкой паталогической тягой к порядку. Придраться абсолютно не к чему, единственное что саму систему ни скачать, ни как-то получить еще. Текущий статус проекта непонятен. Но как минимум стоит посмотреть на реализацию, слишком уж она хороша.

MajorDoMo

Еще один конструктор для создания контроллера умного дома, но уже от русскоязычных разработчиков. Система реализована на языке PHP, но допускает свою доработку, вернее доработку внутренней логики, на языке визуального построителя, JavaScript, Dart, Python или XML. Хотя, как разрабатывать логику на XML, лично мне не очень понятно.

Проект разрабатывается весьма активно, имеет обширную community и поддерживает порядка двух десятков различных систем и протоколов. Сам же MajorDoMo распространяется под открытой лицензией MIT, это значит систему можно свободно распространять и модифицировать как угодно, не стоит только забывать оставлять уведомления об авторстве. Систему однозначно стоит рассмотреть, возможно, как одного из главных кандидатов.

Оборудование

Что касается периферии, то тут с одной стороны все радужно, есть множество различных устройств от разных производителей, но с другой, если вспомнить о совместимости, то становится уже грустнее. Особенно, если учесть, что далеко не все что совместимо будет работать. Но что-то на рынке, тем не менее есть, на что стоило бы обратить внимание.

Белорусские товарищи разработали и активно продают свою систему класса умный дом F&Home . В систему входят как отдельные устройства, которые можно применять раздельно от всего, так и интегрирующие комплексы, позволяющие связывать все в единую систему.

Специалисты Z-Wave.me предлагают великое множество устройств для автоматизации домашнего дома. Разумеется, вся их продукция совместима с протоколом Z-Wave и может применяться в умных домах, построенных на указанной платформе. У ребят встречаются и настоящие редкости, например, адаптер для считывания оборотов вращения с механического счетчика электроэнергии. Что уже не мало, особенно в плане апгрейда существующей системы электропитания.

Итоги

И подходя к завершению повествования хочется подвести итог. Итог всему, что было сказано в рамках проекта «Домашний микросервер». Мое мнение таково - домашнему микросерверу быть. Это центр развлечений вашего дома и с течением времени он будет все больше и больше обрастать дополнительными функциями. А по прошествии расчетного времени использования, его заменит новый сервер, более производительный, более надежный и более энергосберегающий.

Получен ли какой-то зримый экономический эффект, если сравнить самосборный микросервер с готовыми комплектами? С одной стороны - да, оборудование и программы обошлись в вчетверо меньшую сумму, чем соразмерный по производительности «готовый» NAS или сервер. С другой, пришлось потратить изрядно времени на установку и настройку всего этого добра. А время ресурс ой какой дорогой.

А получилось ли расширить функционал, как планировалось в самом начале? А вот это да. В плане функциональности свобода была получена феноменальная. Созданный микросервер можно грузить любой задачей, и он справится.

Технология «Умный дом» знакома практически каждому пользователю цифровых устройств, поэтому нет особого смысла рассказывать об особенностях. Умный дом оборудование поставляется в двух вариантах – дорогостоящем комплексном пакетном и в виде комплектующих, во втором случае систему нужно собирать своими руками. Потребители, которые покупают готовый пакет, могут не разбираться в возможностях, а технически подкованные покупатели уже хорошо представляют себе желаемую функциональность.

«Умный дом» в каждый дом – насколько доступна технология?

На практике использование технологии «Умный дом» упирается в доступное оборудование и программные приложения, с помощью которых можно управлять установленной системой. В нашем обзоре пойдет речь о предложенных на рынке комплектующих, причем будет обсуждаться как ценовая, так и техническая доступность.

Читатели могут выбрать между недорогим оборудованием, обеспечивающим всю необходимую функциональность, и более дорогими системами, которые отличаются развернутыми функциями, высокой надежностью и безопасностью. Оба варианта доступны широкому кругу потребителей и не требуют колоссальных вложений.

Доступные решения – какие они

На сегодняшний день можно выбирать между следующими предложениями:

• специализированным оборудованием китайского производства и мобильными API приложениями, уровень надежности которых можно улучшить за счет также производимого в Китае недорогого оборудования российского производства и различных настольных систем;
• российскими комплектующими, которые позволяют собрать практически сколь угодно сложное решение Умный дом с требуемым уровнем надежности и защитой, сделанной своими руками с самостоятельно программируемыми функциями на базе ПК, расширяемую по модульному принципу;

Сначала разберемся, с чего начать и как выбрать комплектующие для вашего «Умного дома». Отметим, что функциональность системы можно расширять по мере необходимости в одном и другом варианте. Необходимый и оптимальный пакет оборудования позволяет управлять освещением и включением/выключением оборудования, обычно осуществляемым не только с пультов, но и программным приложением, установленным на базе ПК или на смартфоне пользователя.

Умная квартира или небольшой дом: как сделать свой быт более комфортным?

Доступные технологии и их особенности

Объективно техника уже стала частью нашей жизни. На сегодняшний день, говоря о технологии «Умный дом» речь идет о развитии технологии Интернет вещей (Internet of Thing, IoT). Это устройства, которые могут быть подключены к Интернет по проводному и беспроводному каналу, во втором случае по Wi-Fi (с радиусом в среднем до 50, в зависимости от передатчика) или Bluetooth (до 10 м).

Wi-Fi и Bluetooth – два стандарта ближней радиосвязи, которые отличаются небольшим радиусом действия и используются в системах домашней автоматизации. Bluetooth может применяться только если между управляющим модулем и устройством не более 10 м, а на практике – не более 3-5 м. Дальность беспроводной передачи Wi-Fi зависит от передатчика и конкретных условий установки, радиосигнал плохо пропускают бетонные перекрытия.

Несмотря на достаточно развитые возможности, производители не занимаются интенсивным внедрением и реализацией подобного оборудования. Основная проблема в том, что повсеместное использование технологии приведет к росту количества IoT-устройств, на которое просто не рассчитана существующая инфраструктура Интернет. В результате желающим установить «Умный дом» у себя в квартире недорого, придется разбираться в тонкостях самостоятельно, не рассчитывая на крупных производителей.

AliExpress – Китай всегда выручит: пакет «Умная квартира своими руками»

Если есть желание внедрить у себя новые решения бытовой автоматизации с низкими затратами, конечно, надо обратиться к производителям, реализующим свою продукцию на AliExpress. На данном портале практически не предлагаются пакеты «Умный дом своими руками и как сделать», но есть необходимое оборудование, которого вполне хватит для необходимого оснащения квартиры или дома.

Итак, минимальный пакет оборудования, который есть в Китае по очень доступной стоимости и приложения в сети – назовем его «Умная квартира своими руками» – включает:

• управление включением и выключением бытовых приборов и устройств;
• сенсорные системы;
• оборудование для управления освещением;
• устройства для мониторинга и охраны – сигнализации и видеокамеры;
• API-приложения для смартфонов, доступные бесплатно на Google Play;
• сетевые облачные приложения, упрощающие подключение и управление домашними приборами.

Оборудование «Умного дома» на AliExpress

Ассортиментный ряд оборудования представлен реле для подключения устройств, диммерами плавного регулирования нагрузки (для освещения и электроотопления) и пакетными системами, включающими управление «климат-контролем», освещением, сигнализацией и иногда видеокамерой. Полный список предложений можно получить, введя в строку поиска портала AliExpress «smart home», «умный дом», «интеллектуальный дом», а также названия двух китайских производителей Lilovo и Sonoff.

Sonoff выпускает Wi-Fi реле для дистанционного управления бытовыми приборами со смартфона. Устройство устанавливается на линию с одним или несколькими электроприборами, позволяет включать и выключать подачу электроэнергии со смартфона с помощью мобильного приложения.

Преимущество этого устройства в том, что оно всегда доступно Online, может подключаться через телефонную сеть (PTSN) и позволяет задавать индивидуальную программу работы с помощью 8 встроенных таймеров. Через реле можно управлять работой любого бытового прибора мощностью до 2.2 кВт с помощью мобильного приложения eWeLink, доступного на Google Play IOS и Android.

Продукция Sonoff доступна также в России. Цена в Китае составляет около 6 долларов (без пульта дистанционного управления), в России – 2000 рублей (с пультом). Реле предлагается в двух вариантах на 10 А и 16 А, во втором случае кроме всевозможных бытовых приборов к мобильному приложению может быть подключен котел.

Аналогично работают другие модели электрофурнитуры, позволяющие подключать сразу несколько приборов, например, Sonoff Sensor-AM2301. Причем управление реализуется с разными значениями таймеров.

Производителем выпускаются три модели Wi-Fi реле Sonoff:

• Sonoff World On – Wi-Fi реле с подключением к мобильному приложению (для бытовых приборов и камер);
• Sonoff World On TF – Wi-Fi реле с датчиками, например, для системы климат контроля (для котлов и кондиционеров);
• Sonoff World On RF – Wi-Fi реле с дистанционным управлением, например, для ворот и дверей с магнитными замками.

Sonoff выпускает также сенсорные выключатели-диммеры для приборов освещения с плавной регулировкой, которые одновременно можно подключить к Wi-Fi и мобильному приложению.

Чтобы устройства были доступны в Интернет их нужно подключить одним из доступных способов. Одним из удачных и недорогих вариантов можно считать роутер для домашней автоматизации Broadlink, поддерживающий 4 типа беспроводной связи WI-FI, IR, RF и 4G.

С его помощью можно подключить все домашние устройства через сим-карту к мобильному интернет. Лучше выбирать услуги оператора с новой инфраструктурой средств связи, в частности, один из пакетов МТС с помегабайтной тарификацией.

XIAOMI выпускает целый ряд реле, диммеров, датчиков для автоматизации дома. Прежде всего, стоит обратить внимание на Wi-Fi датчики влажности и температуры, дверные и оконные, «умные» розетки и недорогие IP-камеры. Оборудование этой фирмы отличает простота и ценовая доступность наряду с высоким качеством сборки.

Производитель выпускает пакетные решения для квартир и небольших домов – это Xiaomi Smart Home Suite. Данный пакет широко предложен в России и относится к категории оборудования «люкс». Ценовая категория этих датчиков немного выше, чем устройств от Sonoff.

Сенсорные выключатели Lilovo работают только с пультами дистанционного управления. Их ключевой особенностью является возможность плавной регулировки освещения, элегантный дизайн и разные цветовые решения. Выключатели этой фирмы могут использоваться для включения и выключения бытовых устройств без подключения к интернет.

Wi-Fi реле российских производителей

В Китае можно приобрести продукцию российских производителей, осуществляющих сборку электрофурнитуры на китайской базе. Российские Wi-Fi реле Smart Home DC доступны по меньшей стоимости, чем Sonoff, и считаются более надежными и безошибочно улавливающими сигнал. Потребительский недостаток реле Smart Home в отсутствии пластикового корпуса, но это самый простой, надежный и недорогой способ интеграции бытовых устройств.

API-приложения для смартфонов на Google Play

• eWeLink – приложение, которое позволяет подключить условно-бесконечное количество устройств «Умного дома», поддерживает продукцию Sonoff и ряда производителей. К недостаткам относится некоторый лаг запаздывания в российских сетях, к приложению желательно подключаться через интерфейс мобильного провайдера, а не проводные каналы PTSN (телефонной сети общего пользования).
• Smart Home от Alltek Technology Corp. – это еще одно универсальное мобильное приложение, к которому можно подключить приборы освещения, сигнализацию, отопление и ряд других домашних устройств. Некоторые пользователи о данном приложении отзываются лучше, чем о eWeLink.

На Google Play можно скачать еще целый ряд мобильных приложений для подключения приборов домашней автоматизации, отличающихся разным уровнем универсальности и стабильности.

Приборы домашней автоматизации можно подключить с помощью локальных приложений, работающих на базе ПК и в «облаке». Каждый из этих вариантов отличается рядом преимуществ. Приложения в «облаке» рассчитаны на бюджетное использование технологии «Умный дом» с широким набором функций, однако в таких системах остается открытым вопрос безопасности и несанкционированного доступа к домашним устройствам.

Стационарные пакетные предложения в защищенной облачной среде или для ПК рассчитаны на автоматизацию загородных домов, общественных зданий и учреждений. Такое приложение гарантирует высокий уровень безопасности и надежности.

Приложения «Умный дом»:

• Bitdefender – пакетное приложение для безопасного подключения приборов домашней автоматизации, которое позволяет без рисков использовать функции любого внешнего облака;
• Friendly-tech.com предлагает ряд продуктов для домашней автоматизации, включая управление IoT устройствами с консолью администратора и пользовательским интерфейсом через мобильные сервисы, в том числе, с использованием облака (IoT SaaS)
• IoT Home Guide доступен как в пакетном исполнении для довольно крупных систем домашней автоматизации, а также с API-приложений партнеров OpenHAB, Home Assistant и Eclipse SmartHome.

Облака «Умный дом»:

• Sharp Cloud Smarthome System – развитая облачная система для автоматизации домов, на ней может быть построена сколь угодно сложная система автоматизации как дома, так и целого квартала;
• Cloud Based IoT Platform GO+ – российская бесплатная платформа с малым количеством пользователей.

Российское оборудование компании «Разумный дом» отличается высокой надежностью и качеством сборки. Производитель предлагает различную электрофурнитуру, датчики, реле для построения сколь угодно сложных систем по технологии «Умный дом» с гарантированным уровнем безопасности. Устройства позволяют создавать системы домашней автоматизации с индивидуальными набором функций, доступен программный софт для мобильных устройств, ПК и планшетов.

Видеоинструкции по сборке и эксплуатации Умного дома

Заключение

Описанное нами оборудование позволит создать различные решения по автоматизации жилых помещений и приусадебных хозяйств, начиная от недорогих бюджетных решений для квартир, заканчивая полной автоматизацией больших загородных домов. Стоит отметить, что сейчас не развиваются веб-платформы по управлению устройствами домашней автоматизации из-за проблемы концепции.

Покупателям предлагают установить локальные системы на базе ПК или создать частные облака, управляемые готовыми приложениями. Пользователь может выбрать для себя и собрать сам наиболее подходящий вариант автоматизации квартиры или дома.