Несмотря на огромное разнообразие различных систем, реализующих функции так называемого «умного дома», единых стандартов для построения таких систем не существует до настоящего времени. Поэтому, пересмотрев множество различных реализаций подобных проектов, было принято решение создать собственную систему управления с использованием широко распространенных интерфейсов и протоколов. Это позволяет получить полную независимость от стороннего разработчика (что является ключевым моментом) и в последующеммодернизировать систему исходя из своих запросов и потребностей, а использование стандартных решений позволяет относительно просто интегрировать их в разрабатываемую систему.
Данный материал предлагается вашему вниманию в порядке обсуждения. Я не настаиваю, что изложенные в этой статье положения являются единственно правильными. Наоборот,я буду благодарен за критические замечания и предложения по доработке и усовершенствованию разрабатываемой системы.
Начну с того, что мне в принципе не нравится повсеместно используемый в системах управления домашними системами термин «умный дом». Всё-таки «умный» - это значит принимающий ответственные решения в той или иной ситуации не только по определённому заданному алгоритму, но и в зависимости от целого ряда других факторов, которые не всегда возможно предусмотреть в определенном алгоритме.
В большинстве случаев существующие системы работают на «информационно - управляющем уровне». Допустим, это управление освещением, контроль температуры в помещениях (климат-контроль), включение определенной нагрузки. Так что здесь, видимо, более уместен будет термин «комфортный дом». Т.е дом, в котором существующие системы контроля и управления позволяют создать удобное и комфортное проживание человека. Но коль уж сложилась такая терминология, то для понятного изложения оставим всё как есть и будем называть нашу систему так же «умный дом»
При построении подобных систем, обязательно должен быть использован принцип «разумной достаточности». Не нужно перегружать систему различными «наворотами», которые будут использоваться, в лучшем случае, только что бы похвастаться перед соседями или гостями, какой у вас «крутой» дом. К таким сомнительным функциям, можно отнести, например, голосовое управление освещением. Да, со стороны может это смотрится и красиво, но представьте себе следующую ситуацию – вы приходите поздно вечером домой, когда все спят и начинаете кричать, что бы включился свет. Или управление тем же освещением через пульт дистанционного управления – прежде чем включить свет, придётся в темноте поискать пульт. Видимо, в таких случаях, более правильным было бы организовать грамотное расположение обычных выключателей или диммеров (светорегуляторов). Но если вам очень захочется иметь что-либо «экзотические», то в любом случае такая экзотика должна дублироваться более простыми методами.
Так же не следует забывать и о коммуникациях, ответственность за которые несет владелец дома по отношению к другим лицам или организациям. В качестве примера можно привести охранную систему (сигнализацию) вневедомственной охраны или систему контроля учета электроэнергии. Любое вмешательство в такие системы запрещены. Если вы захотите подключить охранную систему или учёт потребляемой электроэнергии к общей сети «умного дома», то придётся устанавливать отдельные датчики движения, герконы, электронный счётчик электроэнергии и т.д. Например, даже если в вашем коммерческом учете электроэнергии (расчётном электросчётчике с предприятием электроснабжения) не задействован последовательный интерфейс (RS-485) для дистанционного контроля показаний, никто вам не разрешит подключиться к этому интерфейсу. Тем более, что клеммы для его подключения обычно находятся под пломбируемой энергоснабжающей организацией крышкой. Поэтому, для интеграции в единую сеть дома контроля расхода потребляемой электроэнергии проще установить отдельный электросчётчик (технический учет) и уже с него снимать показания. Причём, не только показания потребленной электроэнергии, но и уровни напряжения, тока, частоты и ряд других параметров питающей сети. При этом электросчётчик заменит целый ряд дополнительных датчиков, которые пришлось бы задействовать для данных целей. Добавлю, что так же запрещено любое вмешательство и в другие расчётные приборы учета – например, счётчики воды или газа.
Итак, что же должен предусматривать наш «умный дом»? Это должны быть системы энергоснабжения, контроля различных параметров и управления исполнительными устройствами, связанными в единую сеть, управляемую центральным контроллером и возможностью непосредственного и удаленного доступа пользователя к этой сети. Система должна быть многоуровневой. Это обозначает, что данные с определенной группы датчиков и команды для исполнительных устройств концентрируются на отдельных модулях, которые по общей сети связаны с центральным (управляющим) контроллером. В качестве интерфейса связи предлагается использовать надежный и проверенный интерфейс RS-485, который очень широко применяется в промышленной автоматике, а так же сеть Ethernet. Общая структурная схема разрабатываемой системы показана на рис. 1
Рис. 1. Структурная схема "умного дома".
Как видно на структурной схеме, у нас получается фактически две сети – сеть Ethernetдля подключения устройств, работающих по данному интерфейсу и сеть RS-485 для подключения и питания датчиков и исполнительных устройств. Обе сети связаны через управляющий контроллер. Физически сеть RS-485, так же как и сеть Ethernet, выполнена стандартным сетевым кабелем категории 5е. Так как в таком кабеле всего есть четыре пары проводов, то можно одну пару задействовать непосредственно для интерфейса RS-485, а по оставшимсясвободным парам подавать постоянное напряжение 12-24В для питания различных модулей и устройств.
СетьEthernetобразует ADSLмодем, обеспечивающий доступ в интернет, Wi-Fiроутер для подключения раздачи интернета различным девайсам, подключаемым как по сетевому кабелю LAN, так и по Wi-Fi. В качестве примера на схеме приведено беспроводное подключение ноутбука и планшета (коммуникатора) и подключение по сетевому кабелю персонального компьютера, TV-приемника и камеры видеонаблюдения.
Сеть RS-485 образована модулями для сбора информации и управления исполнительными устройствами. Показанные на схеме модули ADAM(как периферийные, так и управляющий контроллер) приведены только в качестве примера. Хотя, имеется большое разнообразие модулей этого семейства (40хх, 60хх) и, используя их, относительно просто реализовать поставленную задачу по сбору информации и функции управления, тем не менее, эти модули не каждому доступны, и кроме того, имеют довольно высокую стоимость. Поэтому планируется разработать собственные модули контроля и управления на простых и дешевых микроконтроллерах. Эти модули должны быть универсальными – в зависимости от конкретных требований программироваться на нужное количество входов/выходов и нужные интерфейсы – 1-wire, I2Cи т.д. Связь с управляющим контроллером, как и говорилось выше, будет осуществляться по интерфейсу RS-485.
Что касается непосредственно самого управляющего контроллера, то возможно, здесь будет применено готовое решения. Хотя, не исключается возможность разработки и собственного устройства. В общем, посмотрим, что в конечном итоге окажется более оптимальным. В любом случае этот узел является самым ответственным во всей структуре нашей схемы.
Сенсорная панель управления предназначена для отображения контролируемых параметров (температуры, влажности, состояния устройств и т.д ) и «местного» управления тем или иным устройством. Фактически это пульт управления всей системой «умного дома». Для «дистанционного» управлениявозможно управление по Wi-Fiс планшета или по GSMс мобильного телефона.
Модем GSMслужит для оповещения пользователя о различных ситуациях, контролируемых параметрах, а так же удаленного управления. В случае отсутствия в доме линии ADSL, его можно будет использовать для подключения к сети Интернет.
Разработка собственных модулей для создания «умного дома» планируется в ближайшей перспективе, с учетом мнений, замечаний и пожеланий, которые будут высказаны по предлагаемой в этой статье структурной схеме.А в следующем обзоре авторского блога я постараюсь рассказать, как организовать то, с чего нужно начинать реализацию подобных проектов и без чего ни один «умный дом» работать не сможет – его электроснабжение.
Пардон, не дочитал. " Для «дистанционного» управления возможно управление по Wi-Fi с планшета или по GSM с мобильного телефона. " У меня дистанционное управление светом выведено на свободные кнопки пульта к телевизору. И так в каждой комнате. А центральный блок управляется с клавиатуры и через GSM. Так вот это GSM очень не надежная штука так как DTMF команды не всегда проходят. Может как-то блютуз задействовать для местного управления?
myx, а дальше читаем: "Но если вам очень захочется иметь что-либо «экзотические», то в любом случае такая экзотика должна дублироваться более простыми методами"
"Или управление тем же освещением через пульт дистанционного управления – прежде чем включить свет, придётся в темноте поискать пульт. " Немного не согласен. С пультом удобней в несколько раз. Пользуюсь два года и ни разу не пожалел. Пульт только дублирует включение света с выключателя на стене. И при входе в комнату включаю с выключателя. А потом выключаю с пульта, когда смотрю фильмы или в спальне ложусь спать. Очень оценила жена, когда укладывала маленького ребенка спать. Точно не угадаешь когда ребенок заснет и вставать с кровати и его не разбудить плохо получается. В этом случае с пульта отключали общий свет и включали подсветку, а потом и ее отключали.
Наверняка Вы будете изучать аналогичные разработки что бы не изобретать велосипед и не наступать на "грабли". Поэтому позволю себе дать ссылку для Вас и пользователей, где аналогичная идея уже реализуется и достаточно подробно описан процесс реализации на базе OC Linux. http://www.ab-log.ru Желаю Вам больших творческих успехов в реализации идеи "Умный дом". И пусть Ваш вариант будет лучшим!
