«Умный дом» своими руками: Статья

Свой загородный дом – это мечта многих. И достаточно важно, чтобы дом был тщательно спланированным и удобным для проживания. На сегодняшний день большинство из нас хотят сделать умный дом своими руками без привлечения специалистов. Понятие умный дом мы рассмотрим более подробно ниже в нашей статье.

Содержание

1 Умный дом, который я полностью сделал сам
2 Плюсы самостоятельного монтажа
3 Самостоятельное создание
4 Виды систем
5 Подготовка
- 5.1 Какое оборудование понадобится?
- 5.2 Выбор технологий
6 Arduino
7 Готовые решения и сборка своими руками
8 Raspberry Pi
9 Дизайн
10 Пример реализации метеостанции

Умный дом, который я полностью сделал сам

Именно так назвал свою тему пользователь с ником tvema. Его рассказ — настоящая кладезь информации для самодельщиков, решивших собрать «умный дом» своими руками. В статье мы расскажем о ключевых этапах создания нестандартного автоматизированного дома. Ссылка на тему tvema в конце статьи. Итак, поехали!

Я увлекаюсь изготовлением всяких электронных устройств, а в прошлом есть опыт разработчика. Подумал, и захотел превратить свою квартиру в «умную». Проект я начал с постановки задач. И вот, что я хочу:

Чтобы свет в прихожей и коридоре плавно включался и отключался.
Чтобы свет включался, если открывается входная дверь.
Если нет движения, свет должен выключаться через 15 минут.
Если кто-то встал ночью, по датчику движения, включается ночная подсветка.

Это — лишь начало «хотелок» пользователя. Продолжим.

Освещение санузла:

Свет, в санузле, также должен плавно включаться и отключаться.
При выключении света — в коридоре включается ночная подсветка.

Входная дверь:

Освещение включается, если кто-то вошел в дом.
Система выдаёт предупреждение, если входную дверь забыли закрыть.

Безопасность:

Если дома никого нет, то автоматически перекрывается вода, отключается теплый пол, а термостат котла ставится на минимальную температуру.
Также закрываются окна на мансардном этаже.
Если в доме замечено постороннее движение — система присылает уведомление о проникновении в жилище.

Вентиляция:

Вытяжка в санузле включается через 1 мин после включения света.
Вытяжка выключается через 5 мин после выключения света в санузле.

Теплый пол

Удалённое управление.

Снятие показаний со счетчиков воды и газа:

Ежедневный контроль и удалённое снятие показаний со счётчиков.
Ежемесячная автоматическая рассылка показаний счётчиков в управляющую компанию.
Автономная работа при отключении электричества.

Водоснабжение:

При обнаружении протечки автоматически срабатывает звуковая сигнализация, а вода перекрывается.
Отправка уведомления при аварии.
Удалённый доступ к крану, для перекрытия общей подачи воды.

Источник бесперебойного питания:

От ИБП работают — газовый котёл, освещение в коридоре и санузле.
Если электричество отключили, система присылает уведомление.
Удалённый контроль ИБП.

Термостат

Удалённое управление, установка температуры и считывание параметров.

Контроль газового котла:

Система присылает уведомление об аварии.
Возможность удалённой перезагрузки котла.

Мансардные окна:

Удалённое управление.
Автоматическое закрытие при дожде.
Автоматическое закрытие при включении режима охраны дома.

Фильтры для воды:

Автоматический подсчет объёма прокаченной воды с момента замены фильтра.
Автоматический подсчёт времени с момента замены фильтров.
Отправка уведомления о необходимости замены фильтров.

Интерфейс «умного дома»:

Графический интерфейс системы доступен через интернет.
Резервный канал в виде GSM терминала и управления через SMS.

Ну, как вам объём задумок и сценариев? Глобально? А теперь расскажем, как пользователь решил эту задачу.

Это интересно: Как провести проводку под натяжным потолком

Плюсы самостоятельного монтажа

Цена на монтаж составляет где-то 30% всей стоимости комплекса. Поэтому самостоятельное сооружение автоматизированного оборудования – это способ существенно сэкономить в цене. К тому же, в таком случае вы можете самостоятельно подобрать элементы одного надежного производителя, по желанию добавлять или менять функции всего комплекса.

Знатоки рассказывают, если человеку нужно охватить все функции, то лучше брать готовый вариант комплекса, который обойдется потребителю в 400 тысяч рублей плюс дополнительные расходы на установку. «А если хотите сэкономить и готовы всё сделать руками, то можно самому поковыряться и собрать неплохую систему за 40+ тысяч рублей», — делится своими подсчетами пользователь форума Олег.

Самостоятельно оборудовать дом интеллектуальной автоматикой можно в двух вариациях: покупка готовой бюджетного варианта с готовыми схемами монтажа, либо создание и разработка проекта с нуля.

Готовые системы «умный дом» предусматривают простой монтаж своими руками, без сложного программирования. Они имеют чаще всего беспроводной канал связи, поэтому их установка возможна без пыли и грязи.

Самостоятельное создание

Монтаж системы умный дом начинается с составления проекта. Вы должны определиться, что хотите видеть в идеале по функциональности. Чаще всего это управление светом, дверями, отоплением, сигнализацией. Кроме того, важно понимать, как вы будете всем этим управлять.

СОВЕТ

Спокойно сядьте и обдумайте, что вам важно иметь в системе автоматизации дома. Полноценное техническое задание лучше записать на бумаге. Сюда должно войти желаемое количество точек света и выключателей, а также их тип, примерный уровень нагрузок, количество устройств, регулирующихся автоматикой (отопление, теплый пол), число датчиков.

Такое задание даст возможность точно определить, сколько и каких интерфейсов будут сопрягаться с другими устройствами автоматики.

Далее идет покупка оборудования. В соответствии с проектом, вам потребуется купить разнообразные контроллеры, серверы, провода и так далее.

От того, какую модель коммуникации будет поддерживать ваша автоматизированная система, идет закупка протоколов обмена информацией. Это может быть коммуникация по электропроводке, по отдельным проводам или по радиосигналу вай-фай. Помните, если ремонт уже сделан, то лучше выбрать беспроводной канал связи, чтобы не долбить стены заново, прокладывая метры кабелей. Также от вида коммуникации зависит тип контроллера.

Выбор сервера управления. Тут можно установить сенсорную панель ПК с серверным программным обеспечением либо специальную панель. Последняя стоит больше, но считается более эффективной.

Важно понимать, что контроль всех функций умного дома может быть осуществлен не только тогда, когда вы будете дома, но и дистанционно. Например, по мобильному телефону или через интернет. Находясь в любой точке планеты, вы можете просто отправить смс сообщение интеллектуальной системе с приказом «включить» нужный датчик, чтобы действие было выполнено.

Прокладка кабелей.
Пусконаладочные работы. На завершающем этапе отделочных работ вы должны установить серверное, щитовое и прочее оборудование, подключить кабельную продукцию.
Программирование, настройка и тестирование на совместимость всех установленных систем. Это один из самых ответственных этапов работы. Необходимо выполнить базовое программирование отдельных элементов, провести конфигурацию верхнего уровня автоматизации и протестировать программное обеспечение.

Виды систем

Перед тем, как заняться монтажом УД, определитесь с системой, на основе которой будет работать Умный дом.

Проводная система

Проводное управление осуществляется посредством панели, к которой подключаются все кабели и провода. Располагается агрегат в основном щите, передача сигнала проводится по проводам. Основное преимущество – нет необходимости использовать аккумуляторные батареи. Кроме того, программа запускается моментально, клик имеет большую скорость.

Другие особенности:

отсутствуют помехи при передаче импульса;
обратная связь – мгновенная;
длительность эксплуатационного периода;
главное требование: ширина основного щита – 50-60 см, высота – 140-150 см в зависимости от количества проводов;
невозможность взлома системы.

Единственный недостаток – трудоемкость процесса монтажа, так как кабели обычно проводятся внутри стен, пола, потолка, поэтому необходимо штробить канавки.

Беспроводная система

Это более инновационная система управления, которая передает сигналы по радиоканалу. Огромный плюс заключается в отсутствии необходимости прокладывать кабель и разрабатывать проектную схему – достаточно расставить заранее запрограммированные датчики.

В зависимости от модели радиоаппаратура работает от батареек, которые периодически нужно менять, или блока питания, подключенного к переменному току. Для последнего устройства прокладывается провод нулевого типа. Огромный минус – существует возможность взлома системы хакерами.

Централизованное управление

Главный принцип функциональности – режим программирования общей системы. Если проще, то владелец дома программирует единый логический модуль (контроллер) под определенные запросы (управлять датчиками).

Среди достоинств отмечают возможность устанавливать сложные технические устройства. Но есть и недостатки – при выходе из строя контроллера останавливается вся система. Кроме того, при любых изменениях (установке нового датчика и т. д.) приходится заново устанавливать программу.

Децентрализованное управление

Децентрализация предполагает применение микропроцессора с энергетически независимой платой, благодаря чему при сбоях одного устройства остальное оборудование продолжает работать в обычном режиме. При монтаже нового датчика достаточно установить логический блок.

Подготовка

Чтобы самостоятельно сделать систему Умный дом, как следует подготовьтесь. Это поможет свести к минимуму непредвиденные ситуации.

Какое оборудование понадобится?

Набор необходимого оборудования индивидуален, так как полностью зависит от предпочтений членов семьи, но минимальный список состоит из следующих компонентов:

контроллер;
сенсорная система;
сигнализация;
датчики;
видеокамеры;
монитор для видеосигнала;
регуляторы для включения/выключения устройств;
сетевые каналы облачного типа для управления и подключения приборов;
программа-приложение для смартфона (айфона и т. д.).

Выбор технологий

Чтобы упростить задачу создания Умного дома самостоятельно, можно воспользоваться готовыми технологиями – их существует достаточно большое количество, но остановить внимание следует на надежных и более доступных вариантах. Для этого подбирается базовая комплектация основной платформы. Это может быть следующее:

Xiaomi Smart Home производится известной китайской компанией, которая завоевала лидирующее место по выпуску смартфонов. В систему Умного дома входят такие компоненты, как датчики протечки газа и воды, движения, задымления, автоматизации жалюзей и т. д. Протокол работы бывает 3-х видов – по Wi-Fi, Bluetooth или ZigBee. Управляется УД посредством MiHome (мобильное приложение).

Особенность функциональности – отложенный старт, благодаря чему осуществляются гибкие настройки. То есть можно запрограммировать систему на включение телевизора в одно время, а света в другое. Ежегодно компания пополняет умные девайсы, поэтому можно выбрать необходимый именно вам гаджет.
Apple HomeKit – упрощенная форма Умного дома, которая управляется посредством Apple Watch, iPhone, Siri или iPad. Система содержит достаточное количество основных девайсов (умные лампы, розетки, охранная система, термостат, датчики протечки и т. д.). Особенность – простой монтаж, так как устройства нужно лишь расставить по разным местам помещения.
Google Home является приложением для управления Умным домом посредством устройств от Google, Yeelight, TP-link, Sonoff, Xiaomi и т. д.
Ростелеком предоставляет 3 типа Умного дома, которые работают от разных систем. Особенность – легкость настроек после прохождения процесса регистрации.
Amazon Echo имеет уникальную особенность – голосового помощника Alexa. Гаджет отвечает на вопросы, регулирует громкость на устройствах, включает и выключает телевизор.
Life Control является умной опцией, которую включил в Умный дом МегаФон. Кроме основных команд (детекторы движения, протечки и пр.), имеет датчики воздуха, фитнес-браслет, погодную станцию, часы, камеру IP.

Это интересно: Как делать скрытую проводку и как вести в каркасном доме своими руками: Пошаговая инструкция

Arduino

Первую версию Умного дома Женя сделал два с половиной года назад на arduino.

Arduino — небольшая плата с микроконтроллером, памятью и контактами, к которым можно подключать лампочки, моторы, датчики и вообще все, что работает от электричества. Пишешь программу на C++, загружаешь ее в память микроконтроллера arduino — и она управляет всеми подключенными устройствами. Так создаются классные гаджеты — система полива дачного участка, например, или робот, который приносит вам тапочки.

Первая тема, которую Женя сделал на arduino — это игрушка. Два сенсора, два участника. Каждый держит руку над своим сенсором. Когда игрушка пикнет, нужно резко убрать руку. Игрушка измеряет время реакции до 100-х секунд и говорит, кто тут чемпион. Рубились с женой. Удобно — кто проиграл, тот моет посуду).

Когда с arduino все стало понятно, Женя решил, конечно, делать Умный дом (электронщик же). Подключил к arduino охранную систему (датчик движения и датчик открытия двери) и термометр (датчик температуры и влажности DHT11) и остался недоволен. Связь между всеми устройствами была по радиоканалу на 433 МГц и оказалась нестабильной. Женя боролся с радиосигналами месяца 2, а потом решил не бороться, а переделать сервер умного дома на Raspberry Pi.

Готовые решения и сборка своими руками

Как сделать «Умный дом» самостоятельно? На данный момент существует большой выбор вариантов построения системы – различные крупные компании выпускают новинки и предлагают свои решения и устройства. Рассмотрим несколько вариантов воплощения этой концепции.

Google Home

Компания Google много лет занимается разработками идеи умного дома и имеет семейство продуктов, на основе которых строится система управления.

Колонка Google Home

Выполняемый колонкой набор функций очень широк: с её помощью можно составить план на день, послушать новости, воспользоваться поисковой системой или поиграть в игры. Она осуществляет управление музыкой, радио, будильниками, таймерами и напоминаниями, позволяет передавать сообщения на все устройства сети. Но русифицировать её придётся самостоятельно, инструкцию можно найти в интернете. Google Home также поддерживает IFTTT, позволяющий связать в систему различные устройства.

Устройство Home Hub

Центр управления, представляющий собой колонку для общения с голосовым помощником Assistant, дополненную экраном. Устройство не оснащено камерой в целях повышения чувства комфорта и безопасности пользователей. Имеется ночной режим – устройство может передавать команды, понижающие яркость света, температуру в доме и закрывающие замки. Есть возможность управлять функциями удалённо через приложение Google Home.

Умный дом на базе ZigBee

Самостоятельно наладку системы «Умного дома» можно сделать и при помощи ZigBee. Это стандарт беспроводной связи, с помощью которого взаимодействуют все приборы в доме или квартире. ZigBee выпускается множество устройств: умные розетки, лампочки, диммеры, датчики движения, разнообразные контрольные сенсоры. Лидером среди компаний-производителей устройств, поддерживающих стандарт ZigBee является китайская компания Xiaomi.

Работа системы ZigBee осуществляется при помощи устройств следующего типа:

Координаторы, управляющие действиями системы и обеспечивающие безопасность процессов.
Маршрутизаторы, работающие постоянно и отвечающие за работу устройств в спящем режиме. Также они отвечают за восстановление в случае неисправностей. Соединяются с координатором, маршрутизаторами, а также периферийными устройствами и оборудованием для передачи информации.
Конечные устройства, отвечающие за отправку и получение данных. Соединяются с координатором и маршрутизаторами, а также связаны с сенсорами и механизмами, отвечающими за выполнение команд.

Raspberry Pi

Raspberry Pi — это уже полноценный компьютер. Да, одноплатный. Да, размером с кредитную карту. Да, сильно уступает по мощностям современным большим компьютерам. Но на нем может быть запущена операционная система Linux. Это значит, можно перейти с С++ на более высокие языки — java script, php. А это уже родные для Жени языки. Но главное — Raspberry Pi позволяет уйти от 433 радиосигнала и перейти ко всем известному и горячо любимому wi-fi, который работает стабильно.

Дизайн

Обычно ты или электронщик, или дизайнер. Женя, как мы помним, определился с этим еще в 5 лет, поэтому с дизайном были траблы. Но недолго. Потому что скоро он подошел к гендиректору «Сибирикс» и попросил помочь. Через месяц у него уже был отрисован интерфейс Умного дома нашим дизайнером.

Пример реализации метеостанции

Для получения комплексной информации о погоде и формирования команд на основе этих данных в систему «Умный дом» часто включаются метеостанции. Метеостанция представляет из себя систему датчиков и модуль для обработки получаемой с них информации.Метеостанция может быть выполнена как контроллер, к которому можно подключить различные датчики, может представлять собой набор сенсоров или поставляться в виде готового устройства. В своей конструкции они могут иметь флюгер или иметь корпус без подвижных элементов.Профессиональные метеостанции, как правило, оснащаются большим количеством датчиков, способных определять, помимо температуры, влажности и атмосферного давления множество других параметров, таких как:расположение солнца; степень освещенности; скорость и направление ветра.