Všeobecně se uznává, že koncept „Smart Home“ (z anglického chytrý dům) pochází z poloviny minulého století, ale kvůli vysokým nákladům na realizaci se takové projekty příliš nepoužívají. Situace se radikálně změnila s rozvojem elektroniky a v současnosti takové systémy, i když ještě nejsou všude zaváděny, již nejsou vnímány jako kuriozita. Navrhujeme zvážit, co je to “chytrý dům”, jeho rozsah úkolů a také možnost samostatné realizace takového projektu.
Co je to systém Smart Home?
Tímto pojmem se označuje softwarový a hardwarový komplex, který umožňuje automatizovat a zjednodušit správu různých systémů, ale i dalšího vybavení domu či bytu.
Jako příklad uvádíme funkce, které lze přiřadit „chytrému domu“ (dále jen SH):
Ovládání osvětlovacího systému, např.
- zapněte světlo na signál snímače pohybu;
- imitace přítomnosti majitelů (periodicky se rozsvítí v různých místnostech);
- změna různých možností vnitřního osvětlení;
- dálkové ovládání světla pomocí tabletu nebo smartphonu apod.
Možnost funkční sestavy zabezpečovacího systému:
- příjem SMS zpráv v případě zapnutí, vypnutí a provozu systému;
- odesílání zpráv MMS z videokamer po přijetí signálů ze snímačů pohybu;
- možnost prohlížení videa přes internet atd.
- udržování teploty na dané úrovni s možností jejího nastavení na dálku (například pomocí chytrého telefonu);
- nastavení režimu maximální úspory v nepřítomnosti majitelů atp.
Nejedná se o kompletní funkční sadu, lze ji rozšířit dle přání a finančních možností. Díky rozvoji bezdrátových technologií nevyžaduje škálovatelnost systému velké opravy.
Jaké jsou nevýhody “Smart Home”:
- Žádná elektronika není imunní vůči poruchám nebo zamrznutí. Musíte být připraveni na to, že kdykoli budete muset ručně překonfigurovat jednotlivé elektronické systémy a komponenty;
- Vysoká cena. Na trzích Ruska a SNS výrobci prodávají systémy za minimální cenu 2000 5000 až XNUMX XNUMX USD, v závislosti na „nádivce“ a přání zákazníka.
Jak udělat dům “chytrý”?
V ideálním případě by implementace takových řešení měla být provedena ve fázi výstavby, ale tato možnost není mezi vývojáři z různých důvodů oblíbená. V důsledku toho existují dva způsoby automatizace:
- Kontaktujte specializovanou firmu, kde bude na základě specifikace požadavků zákazníka vypracován projekt s jeho následnou realizací. Minimální náklady na takové řešení se pohybují, jak již bylo zmíněno výše, v rozmezí 2000 – 5000 USD, maximální závisí na funkční sestavě a použitém vybavení.
- Nezávisle vyvíjet a implementovat systém „Smart Home“.
V prvním případě zákazník obdrží řešení na klíč. Ve druhém lze náklady na implementaci výrazně snížit, ne-li o řád, pak několikanásobně, zejména pokud k tomuto účelu používáte platformu Arduino (o tom si povíme trochu níže). Je třeba upozornit, že k realizaci projektu budou vyžadovány programátorské dovednosti, ale vývojáři se snažili tento úkol co nejvíce zjednodušit.
Krátce o platformě
Základem platformy je deska s mikrokontrolérem (dále MK) a k ní elektronický body kit. Pro regulátor je k dispozici mnoho různých senzorů a rozšiřujících desek s různými funkcemi.
Označení:
- Port pro flashování (standardní USB).
- Tlačítko tvrdého resetu.
- Signál referenčního napětí.
- GND.
- Kontakty pro digitální signály.
- TX signál.
- RH signál.
- Port pro připojení externího programátoru.
- Kontakty pro analogové signály.
- Připojení externího napájení.
- GND.
- +5 V.
- +3,3 V.
- Resetujte signál.
- Konektor pro napájení.
- mikrokontrolér.
Zvláštnost platformy spočívá v tom, že proces programování MK je co nejvíce zjednodušen. Firmware pomocí vestavěného bootloaderu přes USB port na desce. V případě náhodného “smazání” tohoto programu je zajištěna možnost flashování se standardními programátory.
Pro programování se používá bezplatný shell (Arduino IDE), kompatibilní s nejběžnějšími operačními systémy (Windows, Linux, Mac OS). Tento shell obsahuje textový editor pro psaní programů, kompilátor a knihovny. Jako základní programovací jazyk se používá zjednodušená verze C++. Podrobnější informace o programování MK lze získat na webu vývojáře a tematických fórech. Ve stejných zdrojích se můžete dozvědět vše o vizualizaci správy systému.
Shell pro programování Arduino
Odhadovaná cena původního základního modulu je 30–50 USD (v závislosti na úpravě), čínské protějšky jsou 10–16 USD.
Příklady rozšiřujících desek a senzorů
Zde je stručný popis štítů, které můžete potřebovat při vývoji vlastního projektu SH.
Modul pro připojení k lokální síti nebo internetu pomocí standardního protokolu TCP/IP. Jako hlavní prvek je použit regulátor ENC28J60. Toto zařízení umožňuje organizovat vizualizovanou správu systému z webové stránky.
Připojení síťového modulu k Arduinu
Modul GPRS/GSM SIM900 umožňuje ovládat systém výměnou dat prostřednictvím sítě libovolného mobilního operátora. Pro připojení k síti se používá standardní SIM karta. Je možné posílat SMS a MMS zprávy, knihovna modulů podporuje další funkce.
Připojení modulu GPRS/GSM
Elektromechanické akční relé 10 A 250 V, lze použít k ovládání osvětlení nebo jiných vhodných zátěží. Po připojení napájení se rozsvítí červená LED, je-li relé aktivováno, rozsvítí se navíc zelená kontrolka. Signál lze přivádět z libovolného digitálního výstupu MK.
Připojení reléového modulu SRD-5VDC-SL-C
Bohužel při maximálním zatížení nebo v jeho blízkosti mohou u elektromechanických relé po několika týdnech provozu kontakty začít lepit, takže nejsou vhodné pro ovládání provozu elektrokotlů topného systému. Ale nebuďte naštvaní, pro platformu Arduino můžete najít moduly pro všechny příležitosti, v této situaci můžete problém vyřešit pomocí polovodičového relé, například SSR-25DA.
Připojení SSR Relay k Ardunio
Označení:
- GND na základní desce.
- K digitálnímu výstupu např. D
- Napájení ze sítě 220V.
- Připojení zátěže.
Upozorňujeme, že tento modul je implementován na triaku a pro jeho stabilní provoz je nutný odvod tepla, proto doporučujeme dokoupit s modulem běžný radiátor.
Senzory
Nyní se podíváme na několik typů senzorů, které mohou být pro projekt také užitečné, počínaje IR zařízením pro detekci pohybu HC-SR501.
Vzhled pohybového senzoru HC-SR501 a jeho pinout
Označení:
- Napájení ze zdroje v rozsahu 5-12 V (lze připojit na +5 V na desce ovladače).
- Signál přicházející ze snímače (připojuje se k libovolnému digitálnímu vstupu MC)
- GND je připojen k odpovídajícímu kolíku základní desky.
- Doba zpoždění (držení logické jednotky na výstupu) – od 5 do 300 sec.
- Citlivost senzoru (lze nastavit od 3 do 7 metrů).
- Přepněte do režimu “H” (řadou operací se nastaví logická jednotka).
- Nastavení režimu “L” (při aktivaci je odeslán jeden impuls).
Neméně užitečný bude digitální teplotní senzor DS18B20 (vyrábí se v utěsněné i konvenční verzi). Jejich zvláštnost spočívá v tom, že zařízení nevyžadují kalibraci a každé z nich má svůj jedinečný identifikátor. To znamená, že senzor přenáší údaje o teplotě a své jedinečné číslo. Díky tomu lze na jednu smyčku nainstalovat více senzorů a programově zpracovávat příchozí informace. Limit délky signálního vodiče je 50 metrů.
Příklad připojení několika digitálních teplotních čidel
Na závěr tématiku senzorů představujeme modul pro měření vlhkosti, který lze použít jako alarm úniku vody nebo pro organizování zavlažování pokojových či skleníkových rostlin.
Označení:
- Digitální výstup, připojuje se k libovolnému příslušnému konektoru na základní desce MK. Signály o vlhkosti odpovídající prahové hodnotě.
- Analogový výstup informuje o aktuální vlhkosti.
- GND
- Napájení +5V.
- Ovládání prahu.
Uvedli jsme pouze tři typické senzory kompatibilní s platformou, ve skutečnosti jich je mnohem více. S rozmanitostí těchto produktů se můžete seznámit na webových stránkách výrobců.
Poté, co jsme skončili s revizí zařízení, přejděme k návrhu řídicího a automatizačního systému, musíte začít s popisem problému.
Definice počátečních podmínek
Nejprve je nutné určit problémové prohlášení, tedy funkčnost systému. Řekněme, že máme jednopokojový byt, který lze rozdělit do následujících zón:
- Tambour.
- Vstupní hala.
- WC kombinované s koupelnou.
- Kuchyně.
- Obývací pokoj.
Úkol: automatizovat ovládání osvětlení, kotle a ventilačního systému.
Stanovme úkoly pro každou ze zón.
Tambour
V takovém případě můžete automaticky rozsvítit světlo, když se přiblížíte k předním dveřím. To znamená, že je vyžadován pohybový senzor. V tomto případě je nutné vzít v úvahu úroveň osvětlení, respektive automatika by měla fungovat pouze ve tmě. Potřebujete k tomu snímač GY302 nebo podobný (ten jsme v recenzi nedávali, ale najít popis nebude problém). Rozsvícení a zhasnutí žárovky (po čase uvedeném v programu) lze svěřit polovodičovému nízkopříkonovému relé, například G3MB-202P, dimenzovaný na zatěžovací proud 2A.
chodba
Ovládání osvětlení v této oblasti lze organizovat podle stejného principu jako ve vestibulu. Můžete přidat rozsvícení světla při otevření předních dveří. Jako senzor je vhodný typický dveřní jazýčkový spínač.
WC a koupelna
Zařazení kotle může být spojeno s přítomností majitelů v bytě. Pokud nikdo není, automatika násilně vypne ohřívač vody pomocí modulu SSR-25DA. Nemá smysl sledovat teplotu vytápění, protože tato zařízení se sama vypnou, když je dosaženo stanovené prahové hodnoty. Světlo a digestoř by se měly automaticky zapnout, když osoba vstoupí do tohoto prostoru, a po určité době zhasnout, pokud není detekován žádný pohyb.
Automatizace kuchyně
Ovládání osvětlení této zóny může být ponecháno manuální, ale může být zdvojeno automatikou, která vypne světlo, pokud není po dlouhou dobu detekován žádný pohyb. Při použití elektrického nebo plynového sporáku by se měl digestoř zapnout a vypnout nějakou dobu po vaření. Provoz digestoře můžete ovládat pomocí teplotního čidla, které detekuje zvýšení teploty při zapnutí sporáku.
Obývací pokoj
V této místnosti je lepší ovládat osvětlení ručně, ale můžete si uvědomit možnost automatického vypnutí světla při dostatečné úrovni osvětlení.
Uvedený příklad je spíše podmíněný, protože každý vyvíjí algoritmus Smart Home v závislosti na osobních preferencích.
Vlastnosti termoregulace
Na závěr uvedeme pár doporučení pro řízení vytápění. Je třeba vzít v úvahu velkou setrvačnost tohoto systému. Je pravděpodobné, že ovládání pouhým zapínáním a vypínáním topení v souladu s daným teplotním rozsahem může vytvářet značně nepříjemné podmínky. V tomto případě byste měli použít PID-regulační algoritmus, v síti je k dispozici knihovna s jeho implementací pro Arduino.
Aniž bychom zacházeli do podrobností, můžeme fungování tohoto algoritmu popsat následovně:
Díky systému chytré domácnosti je domácnost mnohem bezpečnější a život domácnosti pohodlnější. Speciální senzory upozorní na únik plynu nebo vloupání do bytu a tandem chytrých žárovek a chytrých závěsů probudí majitele šetrněji než budík. Sestavit takový systém ale není jednoduché. Proč? Odpovíme v našem materiálu. A vybereme ty nejlepší gadgety a senzory pro nejchytřejší domácnost.
Obsah
- Co je to systém „Smart Home“.
- Jak funguje chytrá domácnost
- Co je systém chytré domácnosti
- Vlastnosti a výhody chytré domácnosti
- Kolik stojí udělat váš domov chytrým
- Už mám chytrou domácnost: jak ji mohu upgradovat?
- Jaké jsou nevýhody chytré domácnosti
Co je to systém „Smart Home“.
Takzvaný „systém ovládání chytré domácnosti“ je pouzdro vybavené moderními zařízeními a senzory se síťovým připojením. Schopnost domácích spotřebičů připojit se k síti, dálkové ovládání a vzájemná interakce gadgetů činí dům chytrým.
Kvůli velkému množství chytrých zařízení se objevil samostatný termín – „Internet of Things“. Prostřednictvím sítě se jednoduché žárovky, zásuvky, vypínače, lednice, mikrovlnné trouby, zámky, klimatizace a další zařízení vzájemně ovlivňují, získávají nové funkce a odstraňují závady u starých díky instalaci aktualizací od výrobce.
Chytrý dům je stručně řečeno systém připojených zařízení, který si uživatel přizpůsobil tak, aby vyhovoval jeho životnímu stylu. Různá zařízení jsou schopna si mezi sebou vyměňovat informace a tak interagovat.
Technologie chytré domácnosti také znamená, že všechna zařízení k ní připojená mají dostatečné sady senzorů pro zajištění správného provozu v měnících se podmínkách. Pro správný chod klimatizace a udržování optimální úrovně vlhkosti a teploty v místnosti můžete použít samostatný chytrý senzor Rubetek RC-3601 a chytrý zámek dveří musí přesně rozumět, komu se má otevřít. S tímto úkolem si poradí například model Aqara Door Lock D100, který si zapamatuje potřebné smartphony a tablety, se kterými se uživatelé pohybují po bytě.
Snímač teploty a vlhkosti Rubetek
Chytrý dveřní zámek Aqara Door Lock D100
Jak funguje chytrá domácnost
Ke komunikaci mezi zařízeními se používají různé protokoly. Výrobci zařízení nejčastěji poskytují podporu pro tři hlavní možnosti: Wi-Fi (2,4 nebo 5 GHz), Bluetooth a Zigbee. Pokud jsou první dvě jména všem známá, pak je Zigbee standard speciálně vyvinutý pro systémy chytré domácnosti, díky kterému mohou zařízení různých značek spolupracovat.
Jakýkoli systém chytré domácnosti funguje pro uživatele, který si sám konfiguruje jeho možnosti. Zpravidla člověk vše ovládá pomocí jedné aplikace nebo hlasových asistentů, ze kterých se stává „dálkový ovladač“. Jako taková asistentka může fungovat Alice z Yandexu, s jejíž pomocí si i nezkušený uživatel může nastavit pár jednoduchých scénářů pro fungování chytré domácnosti.
Například robotický vysavač Redmond RV-R650S podporuje Alice. Můžete si nastavit jeho rozvrh – stačí hlasovému asistentovi říct, jaké termíny plánujete uklízet. Pokud jdete ráno na procházku se psem nebo vezmete děti do školy, systém nastaví rozvrh tak, že vysavač automaticky začne uklízet, když jste pryč, a skončí, než se vrátíte.
Robotický vysavač Redmond RV-R650S
Dříve jsme řekli:
Co je systém chytré domácnosti
Abyste mohli připojit chytrou domácnost a také ji úspěšně nakonfigurovat a spravovat, budete potřebovat:
- Připojení k internetu a Wi-Fi router, přes který budou zařízení komunikovat se servery výrobce, aby přijímaly aktualizace a vykonávaly příkazy majitele, když není doma.
- Aplikace chytré domácnosti platformy, na které postavíte svůj systém.
- Zařízení, ze kterého budete chytrou domácnost ovládat, je prostřednictvím aplikace v tabletu, chytrém telefonu, počítači nebo pomocí hlasového asistenta zabudovaného v chytrém reproduktoru.
- Samotná chytrá zařízení, která podporují potřebné protokoly: chytré žárovky, zámky, teploměry, reproduktory, kamery, zásuvky a tak dále.
Navzdory tomu, že většina chytrých zařízení má vlastní aplikace pro správu, postupem času se ukazuje, že je mnohem pohodlnější ovládat vše z jednoho místa. Zejména s hlasovým ovládáním.
Tato příležitost se objeví při použití chytrého reproduktoru – ať už je to Yandex Station 2 s Alice nebo SberBox Time s hlasovým asistentem Black. Obě možnosti budou fungovat jako tzv. hub a spojí chytrá zařízení různých výrobců.
Chytrý reproduktor Yandex Station 2 s Alicí
Chytrý reproduktor / TV set-top box Sber SberBox
Vlastnosti a výhody chytré domácnosti: proč ji potřebujete
Co všechno chytrý dům umí, čím je pro kupující populární a zajímavý? Podívejme se na hlavní výhody takového systému:
- Security. Pokud se o narušení vetřelce dozvíte, ale nejste doma, můžete například na dálku zamknout chytrý zámek, nastavit scénář pro přivolání policie a dokonce pomocí chytrého světla vytvořit zdání, že jste doma. plán. Další možností je únik vody nebo úniku plynu. Existují senzory, které rychle odhalí problém a okamžitě upozorní majitele.
- Energetická účinnost. Dobře nakonfigurovaný chytrý dům pomůže ušetřit na účtech za energie a také ušetřit přebytečnou elektřinu. Četné senzory zajistí, aby ventilátory a klimatizace neběžely celý den naprázdno. Chytré žárovky fungují pouze tehdy, když je to opravdu nutné. Stejně tak lednička, která ví, že nebude nikdy otevřena mezi XNUMX:XNUMX a XNUMX:XNUMX, může zvýšit teplotu.
- Pomoc v domácnosti. Jednoduchý robotický vysavač má stále nevýhody: musíte ho zapnout sami. Pokud jej ale zkoordinujete se systémem chytré domácnosti a dalšími zařízeními, pak se automaticky zapne podle harmonogramu v těch okamžicích, kdy nepřekáží žádnému z členů domácnosti.
- Pohodlí. Řekněme, že často zapomínáte své klíče a někdy žádáte příbuzné, aby přinesli náhradní sadu nebo vytvořili ještě složitější schémata, jak se dostat domů. Tento problém vyřeší inteligentní zámek dveří, protože dveře se odemknou, když se přiblíží určitý smartphone, pomocí hesla nebo otisku prstu. Také pokud spící dítě často budí zvonek, pak například Xiaomi Smart Doorbell 3 tento problém vyřeší pomocí rozvrhu, během kterého se na chytrém telefonu přepne do notifikačního režimu. Takových scénářů jsou desítky, což vede k dalšímu bodu.
Xiaomi Smart Doorbell 3
- Chytrý dům je zábava! Přemýšleli jste někdy, jak můžete zlepšit svůj každodenní život? Díky rozmanitosti zařízení na trhu a četným možnostem jejich automatizačních scénářů lze realizovat jakýkoli nápad. Hlavní je vědět, co dělat.
Kolik stojí udělat váš domov chytrým
Nyní, když jsme rozebrali zařízení pro inteligentní domácnost a jeho hlavní výhody, pojďme shromáždit několik možností inteligentního domu pro různé možnosti rozpočtu:
Nejdostupnější – až 10 tisíc rublů. Skvělý začátek pro ty, kteří teprve uvažují o modernizaci svého domova. Za relativně malou částku můžete zjistit, zda jste připraveni jít dále a automatizovat ještě více procesů v domě.
Vyplatí se začít se dvěma základními věcmi: chytrými žárovkami a zásuvkami. Chytrá žárovka HIPER E27 IoT A61 RGB ovládá osvětlení a vytváří různé scénáře jejího použití. Představte si: chladné, tmavé ráno, ve kterém je tak nepříjemné vstávat do práce. Ale místo toho, abyste byli náhle probuzeni hlasitým budíkem, postupně se probouzíte v ložnici plné žluté (bílé, modré, zelené atd.), jejíž jas se postupně zvyšuje.
Chytrá lampa HIPER E27 IoT A61 RGB (HI-A61 RGB)
Další možností je místo chytrých žárovek použít chytrý vypínač HIPER HDY-SM02, který bude koordinovat práci starých „hloupých“ zařízení. Zařízení pracuje s různými typy lamp s celkovým výkonem až 2300 wattů.
Chytrý vypínač HIPER HDY-SM02
Pokračujme v tématu perného rána vysvětlením, proč má smysl instalovat místo běžných zásuvek chytré. Po probuzení obvykle následuje šálek horké kávy, kterou je také potřeba připravit sami. Chytrý kávovar je zjevně mimo náš rozpočet, ale chytré zásuvky jako HIPER IoT PL02 stojí rozumné peníze a při správném nastavení po ránu bude konvice již uvařená, než se objevíte v kuchyni.
Chytrá zásuvka HIPER IoT PL02
Do tohoto rozpočtu se vejde i konkrétní nízkonákladová zařízení, která řeší konkrétní problémy. Pokud jste například často mimo domov a trápíte se se stravou svého mazlíčka, pomůže vám chytré krmítko. Dá zvířeti porci jídla buď na váš příkaz, nebo podle plánu. Totéž platí pro vodu pro vašeho mazlíčka – s tím pomohou automatické napáječky jako HIPER IoT Pet Fountain, díky kterým nikdy nenecháte psa ani kočku bez vody.
HIPER IoT Pet Fountain
Průměrná možnost rozpočtu je až 40 tisíc rublů. Druhá verze chytré domácnosti obsahuje vzhled chytrého hubu (v prvním případě jsme si vystačili s ovládáním chytrým telefonem) a více chytrých zařízení. Není nutné brát drahé modely, pokud nepotřebujete výkonný reproduktor: můžete se omezit na malý Yandex Station Mini.
Chytrý reproduktor Yandex Station Mini s hodinami s Alice, šedý opál (YNDX-00020G)
V rámci tohoto rozpočtu má smysl přidat chytrou součást k těm domácím spotřebičům, které používáte nejčastěji – například připojit elektrická topidla a podlahové vytápění k termostatu, jako je HIPER IoT Thermostat S1, bude řídit provoz a poskytovat příjemnou teplotu. v chladném období.
Chytrý termostat HIPER IoT Thermostat S1 (HI-TSTS1)
Na léto se vyplatí pořídit si chytrou klimatizaci jako Hisense AS-07HR4RYDDL03G, která pokoj připraví na váš příchod. Provoz i běžné klimatizace lze však konfigurovat prostřednictvím hromady chytrých zásuvek a teplotního senzoru.
Кондиционер Hisense AS-07HR4RYDDL03G/AS-07HR4RYDDL03W
Ideální variantou je neomezený rozpočet. Předpokládejme, že jste ochotni utratit značnou částku za chytrý dům. Co je v tomto případě potřeba pro systém chytré domácnosti?
To je skvělá příležitost k optimalizaci téměř každého rohu v domě – a dokonce i okna. Chytré rolety HIPER Curtain 3M vám poskytnou množství světla, které preferujete (a předem nastavené) v kteroukoli denní dobu.
Inteligentní závěsová dráha HIPER Curtain 3M (HI-CUN03M)
Chytré kamery, jako je Rubetek RV-3411, budou monitorovat každý kout vašeho domova, čímž zvýší bezpečnost i pohodlí. Například nemusíte pokaždé chodit kontrolovat spánek svého dítěte, pokud se můžete jen dívat.
IP kamera Rubetek RV-3411
Dalším dobrým způsobem, jak se chránit, je instalace senzorů úniku vody (například Rubetek RS-3222), senzorů plynu (Rubetek KR-GD13) a dalších podobných zařízení, která pomohou odstranit případné nouzové situace nebo v extrémních případech rychle zasáhnout. .
