Сучасні технології комфорта- Розумний Дім

З чого все починалося

В середині минулого століття заможні жителі американського континенту задумалися над тим, як зробити своє життя комфортнішим. Основною ідеєю було створення системи, за допомогою якої можна було б управляти різними електроприладами по одному кабелю, який використовувався в електропроводці. Однак з такими темпами розвитку технологій, які були в той час, тодішній «Розумний будинок» вважався вже застарілим, ледь закінчувалося будівництво будівлі. Тому необхідно було проектувати систему заново. Справа в тому, що розвиток кабельної інфраструктури будівлі дозволяло вдосконалювати або збільшувати «потужність» устаткування за рахунок введення нових розробок - комп'ютерних технологій, телефонізації та обладнання систем безпеки.

1978 рік можна вважати роком народження сучасного «Розумного будинку» - «Smart Home», оскільки історія «Розумного будинку», такого, яким ми його знаємо сьогодні, почалася саме в той рік. На розвиток системи «Розумного будинку» були виділені, на ті часи, величезні гроші, адже вкладення грошей в розвиток даного проекту виглядало вельми і вельми прибутковим. Тоді і була запропонована ідея управляти різними системами і датчиками по побутовим електропроводів будівлі. Однак, незважаючи на розвиток технологій, ще довгий час автоматичні розчиняються двері і світло, включається по бавовні, шокували гостей ...

Примітка: Першими хто розробив цю технологію і випустив на американський ринок обладнання були компанії Х10 USA і Leviton (від цього пішла назва протоколу X10). Ця технологія була розрахована на напругу 110В і частоту мережі 60 Гц (типові для США), тому вона не набула поширення в Росії. Втім, протокол Х10 сьогодні вже вважається застарілим, оскільки створювався для управління електроосвітлювальними пристроями і підтримував всього шість команд управління живленням.

Для створення інтелектуального будинку цього явно було недостатньо. Для зручності і комфорту виробники і розробники працювали над «прирученням» систем аудіо і відеотрансляцій, систем безпеки та обладнання життєзабезпечення. У пошуках шляхів вирішення всіх цих завдань багато виробників об'єдналися в Асоціацію електронної промисловості (EIA), яка сьогодні займається розвитком стандарту шини передачі даних побутової електроніки - CEBus (Consumer Electronic Bus), затвердженого в 1992 році. На даний момент цей протокол зв'язку є відкритим, і будь-яка компанія може виробляти обладнання, що використовує комунікаційний протокол CEBus (керуючий сигнал передається по проводах побутової електромережі, витій парі або коаксіальному кабелю в радіочастотному або інфрачервоному діапазоні). Для управління різними пристроями можна вибрати найбільш зручне середовище передачі: освітлювальними приладами можна управляти по електропроводці, відеообладнання - по коаксіальному кабелю, кондиціонерами та цифровими пристроями - по кручений парі. ІК - промені і радіосигнали взагалі універсальні і можуть використовуватися для управління будь-яким обладнанням. Виконавчі пристрої або вузли домашньої мережі взаємодіють між собою через роутери, комутатори і мости (data bridges), що з'єднують різні носії сигналів та даних. Основною перевагою CEBus в порівнянні з Х10 є швидкість обміну даними, що досягає 10 кбіт / с, незалежно від типу носія. Вона забезпечує необхідну швидкість реакції системи та нетривалий час активного стану вузлів мережі.

«Розумний Дім» сьогодні

В наші дні фокусами з освітленням вже не здивувати обивателів. Будинок стає все «розумніші» і ... доступніше гаманцю.

Управляється «Розумний будинок» за допомогою різних пультів управління або з будь-якого стільникового телефону або навіть через Інтернет.

Як комплексне рішення задачі спочатку з'явилося поняття Intelligence Buildings (інтелектуальні будівлі), основою яких були структуровані кабельні мережі. Система дозволяла коммутировать і використовувати один і той же кабель для потреб АТС, комп'ютерної мережі, системи безпеки і т.д., для кожної системи відводилося своє, окреме час. Потім почали з'являтися системи мультиплексованих каналів зв'язку, що дозволяють передавати по одному кабелю різну інформацію одночасно.

Програмне забезпечення контролерів або сервера дозволяє контролювати клімат (підтримувати встановлений рівень температури і вологості в тому чи іншому приміщенні), водопостачання (контроль стану труб або тиску в них), керувати освітленням в будинку, встановлювати параметри безпеки (постановка і зняття з охорони за певним сценарієм реакції систем) і розважатися, при цьому не докладаючи особливих зусиль. У приміщеннях встановлюється контрольне обладнання, що передає інформацію на головний модуль або контролер, який змінює «параметри» вдома в залежності від зовнішніх умов і заданих параметрів.

електропостачання

Для управління (включення / вимикання) освітленням використовують сенсори, які реагують на рух або освітленість (фотореле) в тій чи іншій зоні. Це досить зручно, коли в будинку багато кімнат і підсобних приміщень. Такі ж сенсори використовуються і для управління зовнішнім освітленням. Якщо зістикувати системи охоронної сигналізації з системою електропостачання, то можна отримати систему енергозбереження.

Наприклад: При постановці на охорону відключаються другорядні групи споживачів, під напругою залишаються тільки ті споживачі, які не можна відключити (холодильник, кондиціонер).

Опалення та кондиціювання

На дворі стало набагато тепліше, а опалення все ще працює? Або навпаки, на вулиці тріщать морози, а опалювальний сезон ніяк не зволив початися? Завдяки «Розумному будинку» опалювальний сезон може для вас початися набагато раніше в залежності від температури в будинку і на вулиці.

За допомогою системи контролю можна змінювати температуру і вологість в будинку на свій розсуд. А ще ця система стане в нагоді, коли необхідно виїхати на якийсь час, і вдома нікого не залишається. Тоді в приміщенні можна встановити економічний режим з низькою температурою або опалення відключає їх зовсім. Про своє повернення мешканці повідомляють «Розумному будинку» через Інтернет або по телефону, і клімат в будинку повертається до звичної температурі і вологості - це економить ваші гроші і створює необхідні зручності.

Системи безпеки

У разі проникнення в будинок, система сповістить Вас про це по телефону або відправить SMS-повідомлення, а ще й включить сирену, щоб відлякати злодіїв. Вона може так само заблокувати окремі ділянки (двері або вікна), імітувати присутність людей або тварин в будинку, але найпоширеніше і зручне, це блокування злодіїв всередині будинку за допомогою автоматичних рол - віконниць на вікнах і вхідних дверях.

розвага

Розваги господарів тепер теж входять в сферу обов'язків «Розумного будинку». Раніше не можна було віднести ці системи до «Розумному будинку».

Мультірум - це система, за допомогою якої можна слухати музику, при цьому регулюючи гучність, вибираючи джерело інформації (FM - радіо, CD, MP3, iPad DVD або навіть Blu-Ray), і проводити інші операції, перебуваючи в будь-якій частині будинку, не важливо, де саме встановлено апаратуру. Величезна перевага даної системи - відсутність видимих ​​проводів і колонок, що вельми зручно при наявності маленьких дітей і домашніх тварин. Та й виглядає вражаюче: звук начебто скрізь, але джерела звуку не видно. Управляти системою можна за допомогою настінних панелей або пультом дистанційного керування. А найголовніше і зручне, що все центральне обладнання встановлюється в одному місці і не вимагає установки його в усіх приміщеннях, і немає потреби нагромаджувати тумби з апаратурою і безліч проводів йде до них. Встановлюється лише пульт управління, який здійснює управління всіма системами відразу.

Всі ці системи без центральних контролерів управління є лише залізяччям. Провідні виробники в даній області пропонують широкий спектр контролерів під різні завдання і потреби замовника.

В основному, на ринку автоматизації будівлі можна зустріти як німецьких, так і американських виробників устаткування. Основні постачальники центрального обладнання - ABB, Siemens, Honeywell, GE. Дані виробники випускають як самостійні контролери, так і контролери, що працюють під управлінням центрального контролера за принципом: Master - Slave. Для зручності роботи і монтажу виробники стали випускати контролери з повноцінним LAN портом і протоколом, а так само з Web інтерфейсом.

Для управління системами розваги (мультирум, аудіо, відео-трансляція) використовують так само контролери, але вже інших виробників - AMX, Crestron, Kramer. Виробники даного типу обладнання зайняли свою нішу і поставляють на ринок матричні комутатори, магістральні підсилювачі і підсилювачі - разветвители аудіо і відео - сигналів, скалери і багато іншого обладнання комутації та управління. Пульти керування дозволяють управляти як своїм обладнанням, так і обладнанням автоматики життєзабезпечення.

Основні технології системи

Під терміном «Розумний будинок» зазвичай розуміють інтеграцію в єдину систему управління будівлею наступних систем:

• Систему опалення, вентиляції та кондиціонування
• Охоронно-пожежну сигналізацію, систему контролю доступу в приміщення, контроль протікання води, витоку газу
• систему відеоспостереження
• Мережі зв'язку (в тому числі телефон і локальну мережу будівлі)
• систему освітлення
• Систему електроживлення будівлі (АВР, промислові ДБЖ, дизель-генератори)
• Автоматику в'їзний групи (відкриття / закриття воріт, шлагбаумів)
• Управління з різних місць будівлі аудіо, відеотехнікою, домашнім кінотеатром - мультирум
• Телеметрію - віддалене спостереження за системами:
  1. IP-моніторинг об'єкту - віддалене управління системами по мережі Internet
  2. GSM-моніторинг - видалене інформування про інциденти в будинку (квартирі, офісі, об'єкті) і управління системами будинку через телефон (в деяких системах при цьому можна отримувати голосові інструкції по планованим управляючим впливам, а також голосові звіти за результатами виконання дій).
• Віддалене управління електроприладами, приводами механізмів і всіма системами автоматизації:
  • Електронні побутові прилади в розумному будинку можуть бути об'єднані в домашню Universal Plug'n'Play - мережа з можливістю виходу в мережі загального користування.

На сьогоднішній день технології дозволяють будувати домашню автоматизовану систему на не пов'язані між собою функції - вибирати тільки ті, які дійсно потрібні. Модульна структура дозволяє створювати системи невисокій вартості.

Протоколи і системи «Розумного будинку»

LanDrive - найбільш доступна на сьогоднішній день платформа для побудови шинних розподілених систем управління внутрішнім і вуличним освітленням, силовими навантаженнями, електроприладами, а так само такими системами, як опалення, кондиціонування, вентиляція, охоронна сигналізація, контроль доступу і протікання води. Так само можна керувати аудіо та відеотехнікою, домашніми кінотеатрами, жалюзі, ролставні, шторами, воротами, насосами, двигунами. Дана платформа, в основному, орієнтована на застосування в складі «розумного будинку», але останнім часом все частіше застосовується в системах обліку і заощадження енергоресурсів, контролю доступу, охоронно-пожежних системах.

LCN - німецька система. Застосовується як для домашньої, так і для промислової автоматизації. Дана платформа використовує розподілене інтелектуальне управління різними системами. Як середовище передачі даних використовується звичайний електричний провід перетином жив не менше 1,5мм2. У LCN реалізовано управління обладнанням різних систем і виробників. Вона оптимальна по співвідношенню ціна / можливості.

iRidium Mobile - програмний комплекс для управління системами розумний будинок з мобільних пристроїв Apple - iPhone, iPad, iPod touch або будь-яких пристроїв під управлінням сімейства Windows.

BPT - система домашньої автоматизації з розподіленим інтелектом, яка використовує закритий протокол передачі даних. Як шини використовується звичайна вита пара UTP. BPT реалізує управління: освітленням, домашньою автоматикою, кондиціонуванням, опаленням, інженерної та охоронною сигналізацією, домофоном обладнанням. Основні мотиви вибору даної системи - низька вартість устаткування, простота монтажу і пуско-наладки. Система сумісна з будь-якими типами електроустановочних виробів.

MyHome SCS - інтегрується за допомогою OpenWebNet-шлюзу з системами від різних виробників.

EIB / KNX - (European Installation Bus - «Європейська інсталяційна шина») протокол используеться виробником ABB.

LON (LonWorks) - найпоширеніший протокол управління і автоматизації приватного і промислового призначення. Воістину інтелектуальну систему створила компанія Echelon, запропонувавши протокол LonWorks. Інтелектуалізація кожного вузла мережі управління забезпечується мікропроцесором Neuron 3120, 3150 Chip або більш потужним мікроконтролером Motorola 68H360 - мікросхемами, сконструйованими в Echelon і випускаються корпораціями Motorola і Toshiba. LonWorks, відомий також як LonTalk, являє собою Семирівневий комунікаційний протокол, підтримуваний багатьма процесорами. Ця система дозволяє зберігати базу даних налаштувань і моніторингу різних сенсорів на комп'ютері, і при настанні певних подій, відповідним чином реагувати на них. Доступ до мережі може здійснюватися як за допомогою Ethernet, так і модемних ліній. Після цього було створено програмне забезпечення Intellect, що підтримує бази даних LonWorks.

UBI (Універсальний шинний інтерфейс) - даний інтерфейс забезпечує комбіновану передачу по кручений парі (UTP, FTP) сигналів управління розумним будинком і сигналів Ethernet (комп'ютерна мережа, цифрове відеоспостереження, цифрове телебачення і телефонія, Інтернет). Своїми ідеями і корінням UBI йде до концепції взаємодії відкритих систем на базі міжнародної багаторівневої моделі ISO OSI. У майбутньому всі будівлі стануть інтелектуальними і будуть об'єднані між собою. На думку більшості фахівців, модель взаємодії відкритих систем OSI ідеально підходить для об'єднання в єдине ціле рішень і технологій різних виробників електронного устаткування, будь то електроніка пральної машини, для домашнього кінотеатру, системи вентиляції будівлі або легкового автомобіля. Вже зараз багато виробників (наприклад, Legrand) обладнання для інженерних мереж інтелектуальних будівель роблять чималі зусилля по уніфікації кабельних систем під різні технології і різне призначення. Введено поняття «Оптимальних мереж». У правильно спроектованому інтелектуальному будинку структуровані кабельні системи і устаткування автоматизації будівлі не залежать один від одного. Кінцевому користувачеві не потрібно піклуватися про те, щоб в конкретному місці була телевізійна розетка або телефонна. Кабельні системи універсальні і уніфіковані. Тобто, призначення для розетки можна придумати потім. Так само потім можна вибрати і кінцеву реалізацію системи автоматизації, будь то EIB, C-BUS, X-10 або що-небудь ще. Існують і набувають поширення технології динамічного керованого «перемикання» призначення кінцевих точок підключення (наприклад, розеток). За частки секунди телефонна розетка перетворюється в телевізійну. Користувачеві лише залишається переткнуть сполучні кабелі в інше кінцеве обладнання (поміняти телефонний патч-корд на телевізійний).

C-Bus (protocol) - протокол для домашньої автоматизації, а також автоматизації будівель, спортивних споруд і т. Д. C-Bus - це система з розподіленим інтелектом (без центрального процесора), що використовує кабель 5-категорії (Cat.5) , довжина якого в одному сегменті може становити 1000 м. Таких сегментів в одну систему можна об'єднувати до 255. у мережі використовується харчування 36 в змінного струму. Протокол C-Bus використовується в Австралії, Новій Зеландії, Азії, на Близькому Сході, в Росії, США, Південній Африці, Великобританії і інших частинах Європи, включаючи Грецію, Прибалтику, Румунію та інші країни. У США C-Bus представлений під маркою «SquareD Clipsal». Протокол C-Bus був створений Clipsal Integrated Systems для використання в системах домашньої автоматизації і системах управління освітленням будівель.

Сьогодні Helvar - один з найбільшіх віробніків електромагнітніх та Електрон дроселів в Европе и важлівій постачальник систем управління освітленням. Helvar віробляє и поставляє ПРА и ЕПРА виробникам люмінесцентніх світильників, Які, в свою черга, Використовують в офісах, торгових центрах, складах, спортивних аренах та багатьох других об'єктах. Нові вимоги з енергозбереження вимагають також багато і від управління світлом, тому провідні європейські виробники компонентів для світильників (Helvar, Osram, Philips) створили в 1999 році новий цифровий відкритий протокол управління світлом, DALI (= Digital Adressable Lighting Interface).

AMX - система домашньої автоматизації однойменної компанії. Централізована. Протоколи закриті. Спочатку застосовувалися власні шини передачі даних. Нові лінійки обладнання AMX використовують для передачі стандартні протоколи Ethernet, Wi-Fi і Zigbee. Має шлюзи для сполучення з іншими системами (EIB, LON і ін.).

Crestron - протокол управління систем автоматизації та мультимедійними системами. Розроблено компанією Crestron (США). Протокол закритий. Основний конкурент - AMX (США). Для своїх систем використовує широкі дизайнерські пульти управління і все багатство колірної гами в оформленні обрудования.

X10 - протокол управління електроприладами. Сигнал передається по електричних проводах або в радіодіапазоні. Недоліки - низька швидкість передачі інформації і перешкодозахищеність, проблема помилкового спрацьовування, відсутність зворотного зв'язку приймача з передавачем, можливі конфлікти пристроїв X10 різних виробників і несанкціонований доступ до пристроїв X10 по електромережі.

Z-wave - запатентований бездротовий протокол зв'язку, розроблений для домашньої автоматизації, зокрема для контролю і управління на житлових і комерційних об'єктах. Технологія використовує малопотужні і мініатюрні радіочастотні модулі, які вбудовуються в побутову електроніку і різні пристрої, такі як освітлення, опалення, контроль доступу, розважальні системи і побутову техніку.

LUXOR - система локального управління освітленням і кліматом. Використовується звичайний електричний кабель і вимикачі. Система проводиться Theben AG. Протокол закритий. Основні мотиви вибору даної системи - низька вартість устаткування, простота монтажу і пуско-наладки. Система сумісна з будь-якими типами електроустановочних виробів.

SMART BUS - розподілена система управління для побудови мереж Розумного Дому, Інтелектуальної будівлі, управління світлом, кліматом, системи безпеки, мультирум.

«Розподілена» - означає, що не потрібно центрального процесора, весь інтелект вбудований в рівнозначні прилади, що знаходяться в різних місцях. Це на порядок підвищує надійність системи, робить її гнучкою і легко розширюється. Інші розподілені системи, присутні на ринку - KNX, C-Bus, LON - займають істотно дорожчу нішу.

Smart Bus будується на основі контролерів, вбудованих в кожен прилад. Всі прилади об'єднуються проводом Cat5e UTP. Використовується 4 дроти - 2 для даних, 2 для харчування. Живлення приладів в основному 8-32VDC від спеціалізованих блоків живлення.

В одному сегменті може підключатися до 65000 приладів, довжина інформаційного кабелю - до 1,7 км. Збільшується мережа за рахунок мережевих мостів, які підключаються до мережі Ethernet.

ONE-NET - відкритий протокол бездротової мережі передачі даних, розроблений для цілей автоматизації будівель і управління розподіленими об'єктами.

R-BUS - шина розроблена спільно Російським та Китайським підприємствами з відкритим протоколом передачі даних, призначена для автоматизації великих і малих споруд.

DOMINTELL - централізована система домашньої, офісної і готельної автоматизації. Використовує інтерфейс RS485 для обміну даними між модулями. Є шлюзи Ethernet TCP, UDP, RS232, B & O, DMX (управління світлом). Відкрита система команд управління «Light Protocol». Була розроблена в 1999 році в Бельгії.

1-Wire - технологія, яка дозволяє зв'язати багато датчики і прилади в одну мережу, управління в якій на себе бере персональний комп'ютер. Для передачі даних в такій мережі використовується всього один дріт. Відрізняється дешевизною і простотою установки.

Home Sapiens - інтелектуальна програмна система управління розумним будинком, розроблена російською компанією «Хоум Сапієнс» і націлена на універсальність застосування і на споживачів із середнім і високим достатком. Назва Home Sapiens походить від фрази Homo Sapiens ( «Людина розумна» - живе донині вид роду Людей, до яких відноситься сучасна людина). Тим самим обіграються основні особливості системи (інтелектуальність, вміння спілкуватися голосом і розуміти мову людей, універсальність і багатофункціональність). Home Sapiens є першою системою управління розумним будинком, оснащеної російськомовним голосовим інтерфейсом. Спеціально розроблений для потреб системи голосової движок здатний розпізнавати мову будь-якої людини без прив'язки до конкретного користувача (якщо це не зазначено в настройках). Тим самим зникає необхідність попереднього навчання системи і її налаштування під інтонацію, манери мови і вимова власника. Крім того, система налаштовується для голосового управління будь-якими приладами в будинку, мають можливість прийому керуючих команд за допомогою ІК, bluetooth, радіоуправління, або через підключений шнур живлення. Тобто, практично всі домашні прилади можуть бути об'єднані з Home Sapiens.

Другий ключовою особливістю системи є доступність для кінцевого споживача і універсальність. Установка керуючого програмного забезпечення можлива на звичайний домашній комп'ютер, включаючи неттоп. Виробник відмовився від створення специфічних мережевих протоколів, обравши за основу звичайний комп'ютерний IP-протокол. Завдяки цьому використовується виключно стандартне комп'ютерне обладнання. Розширення комплексу розумного будинку не зажадає придбання ексклюзивної техніки, тим самим значно спрощуючи розгортання, удосконалення та загальну вартість. На останній фактор також впливає збалансована цінова політика виробника.

Вимагає установки чутливих мікрофонів для голосового управління системою в цілому.

Систему «Розумний будинок» можна назвати системою «Автоматизації і диспетчеризацией будівлі», так як управління інженерним обладнанням відноситься саме до цього розділу безпеки будівлі, а так само до розділу проектної документації Системи Моніторингу Інженерних Систем (Сміс).

Висновок

Чи є недоліки у цих сучасних технологій? Недолік, мабуть, лише один: не можна нескінченно збільшувати кількість підключених пристроїв, тому що це впливає на швидкість роботи системи. Час від часу доведеться коригувати або змінювати всю систему «Розумний будинок» для того, щоб підключити нові модулі.

Високу вартість датчиків і систем також можна було б назвати недоліком, якби вони не дозволяли скоротити витрати на опалення та електроенергію, не змінювали б цілий штат охоронців і не зберігали наші сили, нерви і гроші.

Головне, що історія на цьому не закінчується. Багато розробники вкладають гроші в подальший розвиток існуючих систем. Ні-ні, та й з'являються на ринку нові гравці. Можна сказати, що ми знаходимося на піку розвитку даного сегмента безпеки, комфорту та розваги в будинку.

Джерело: Daily (.sec ru)