«умный» дом своими руками: гид для начинающих

«Яндекс»

В «умный» дома «Яндекса» входят всего четыре гаджета:

• «Яндекс.Станция» (мини, обычная или Макс)
• «Яндекс.Пульт»
• «Умная» лампочка
• «Умная» розетка

Правда, нужно понимать, что речь идет лишь об официальных устройствах «Яндекса», тогда как голосовой помощник Алиса поддерживает множество других девайсов сторонних производителей.

«Умный» пульт «Яндекса» умеет имитировать сигналы обычных ИК-пультов и затем с их помощью управлять любой бытовой техникой, чьи пульты вы добавите и синхронизируете с ним.

«Умный» пульт «Яндекса»

(Фото: «Яндекс»)

Как это происходит? После подключения пульта к сети и его синхронизации с приложением «Яндекса», просто выберите пульт в настройках программы и нажмите «добавить новое устройство», затем вас попросят навести пульт от вашей бытовой техники (телевизор, кондиционер, ТВ-приставка) и нажать несколько клавиш для того, чтобы «умный» пульт его распознал. Ваш условный кондиционер также появится в настройках системы. Вы сможете включать/выключать его и регулировать температуру прямо через приложение.

«Умная» розетка «Яндекса» умеет включать и выключать питание устройств, которые подключены через нее. Это может быть полезно для управления ночником или обогревателем.

«Умная» розетка «Яндекса» YNDX-0007W

(Фото: «Яндекс»)

«Умная» лампочка также управляется с помощью приложения. После подключения и настройки вы сможете менять цветовую гамму, включать и выключать ее дистанционно, а также настроить для нее таймер.

«Умная» лампочка «Яндекса»

(Фото: «Яндекс»)

Но по-настоящему все гаджеты «умного» дома «Яндекса» раскрываются вместе с «Яндекс.Станцией». Вы можете управлять каждым из них с помощью голосового помощника Алисы. При этом Алиса понимает не только простые команды вроде «включи свет» или «выключи кондиционер», но и более сложные комбинации «выключи телевизор через 20 минут» или «включи свет в 8 утра и поставь кондиционер на 23 градуса». К «умному» дому «Яндекса» можно подключать гаджеты сторонних производителей и также управлять ими с помощью Алисы.

«Умная» колонка «Яндекс.Станция Мини»

(Фото: «Яндекс»)

Недостаток «умного» дома «Яндекса» — не очень широкие возможности по автоматизации. Если вы любите настраивать сложные сценарии со множеством условий, то лучше выбрать другое решение. Впрочем, ничто не мешает вам собрать «умный» дом у другого производителя и затем управлять им голосом с помощью Алисы.

Стоимость:

• «Умная» лампочка Яндекса — от ₽1 400
• «Умный» пульт Яндекса — от ₽1 300
• Яндекс.Станция Мини — от ₽5 000
• «Умная» розетка Яндекса — ₽1 200

Технологии и оборудование для систем умного дома

Умный дом обладает конструкцией модульного типа, включающей разграниченные по функциональности блоки. Они частично или полностью интегрированы в общую сеть. Каждый из этих модулей-блоков выполняет собственную задачу, но они способны взаимодействовать и между собой. Любой базовый комплект оборудования системы, как правило, включает следующие элементы:

• Центральный управляющий контроллер. Объединяет все элементы системы и обеспечивает их взаимодействие. В качестве управляющего элемента применяется одноплатный компьютер в промышленном исполнении, но можно использовать обыкновенный системник с определенным ПО.
• Климатическая система. Обеспечивает комфортный микроклимат, состоит из модулей управления кондиционированием и отоплением. Ее управление реализуется с помощью анализа данных, поступивших от детекторов температуры и уровня влажности.
• Система управления светом и коммутацией потребителей энергии. Для ее реализации монтируются датчики присутствия и степени освещенности или их комбинированные модели. Использование диммеров позволяет проводить плавные регулировки.
• Система безопасности и охраны. Разделяется на три подсистемы. Охранно-пожарная сигнализация оборудуется датчиками присутствия, магнитоконтактными детекторами, анализаторами утечки газа, дыма и температуры.

Подсистема контроля доступа включает различные идентификаторы и устройства блокировки. Подсистема видеонаблюдения является комплексом из видеокамер и оборудования для обработки и сохранения полученного видеосигнала.

Для нормального функционирования системы необходимо обеспечить связь между всеми ее элементами. Для этого прокладывается локальная сеть, которая может быть выполнена в рамках беспроводной или проводной технологии. Управляет этой сетью маршрутизатор. Он осуществляет контроль над каждым сетевым прибором и защищает его от постороннего доступа.

Чего хотят пользователи

Над установкой Умного дома в основном задумываются люди, которые в ближайшее время будут делать ремонт, преимущественно в сегменте рынка нового жилья. На наш опрос откликнулись 120 пользователей из 700 всех пользователей нашей БД.

Отношение людей к “Умному дому”

• 51 человек хочет установить у себя “Умный дом”, то есть они, что то знают о данном направлении и имеют уже собственное мнение на этот счет.
• 48 человек положительно относятся к этой идеи, но для них это сложно, а что сложно вызывает страх и неопределённость.
• 16 человек не интересуют подобные вещи.

Какой функционал необходим

Из графика выше можно сделать вывод, что людей интересует 3 вещи:

• Управление климатом — это экономия и комфорт.
• Безопасность — это уверенность, что у вас дома все в порядке, двери закрыты, вас или вы никого не топите.
• Кнопка “Я ушел” и режимы, при активации которых в квартире везде выключается свет и определенные розетки, задается определённая температура помещений и другие параметры вашей квартиры.

Так, с базовыми функциями мы разобрались, конечно кто то скажет, что “Умный дом” это не просто управление климатом и светом, и будут правы, но без этих вещей тоже никуда, начнем с малого. Теперь вопрос цены, сколько же пользователь готов заплатить за такой функционал?

В статье далее я постараюсь объяснить откуда я взял такую цифру 1800 у.е…

Данные из графика:

• 10 человек готовы заплатить 1800 у.е. за “Умный дом”.
• 30 человек возможно готовы заплатить 1800 у.е. за “Умный дом”, но у данных пользователей есть сомнения и страхи.
• 63 человека не хотят платить 1800 у.е. за “Умный дом” .

Так почему же все хотят “Умный дом”, но 60% отказались от 1800 у.е. решения “под ключ”, вероятнее всего причина в следующем:

• Дорого, хотя это стоимость нового iPhone 12, который через 2 года поменяешь. Хоть мы и проводили опрос среди людей, которые приобрели жилье в комфорт сегменте жилья, 800-1100 у.е./м2, я думаю, что для них нет особых проблем купить новый iPhone.
• Люди не понимают ценность продукта.

Технологии умного дома

Иными словами эта технология представляет собой систему домашней автоматизации. Это набор электроприборов, которые способны самостоятельно принимать решения и осуществлять монотонные ежедневные домашние обязанности. В целом умные системы управления являются набором огромного количества технологий, которые можно совмещать исходя из потребностей жильцов дома. Площадь и число пользователей также влияют на выбор концепции Smart Home. Для частного дома актуальны умные автоматические ворота и двери, тогда как для отдельно взятой квартиры модули с микроконтроллерами встраиваются в мультиварки, осветительные и другие бытовые электроприборы.

Основными компонентами умного дома являются:

• датчики, анализирующие условия окружающей среды;
• хаб, или центральный контроллер, обрабатывающие данные и принимающие решения;
• электроприборы, осуществляющие различные бытовые задачи.

Системы управления освещением

Освещение придомовой территории и жилого пространства включает комплекс механизмов и оборудования. Это позволяет выбирать любые режимы работы. Пользователю доступны следующие параметры: световое оповещение о событиях, программирование «световых сценариев» для выделения определенных предметов интерьера, и создание алгоритмов для чтения, приготовления обеда и прочих мероприятий. Переключение источников светового потока с энергосберегающих ламп на естественное освещение осуществляется посредством автоматизации штор, жалюзи или ставней.

Умные лампочки оснащены опцией изменения яркости в зависимости от условий окружающей среды. Также для экономии электроэнергии встроенные детекторы движения включают свет только в присутствии людей. Включать и отключать световые приборы можно и с помощью голосовых команд, принимаемых смартфоном.

Системы отопления вентиляции и кондиционирования

Создание комфортных условий обеспечивают радиаторы отопления и система кондиционирования, которые объединяются в единый комплекс умным домом. Для стабильной работы они работают независимо от прочих элементов Smart Home. Это позволяет в случае сбоев другого типа техники продолжать создавать идеальный микроклимат.

Встроенные микроконтроллеры позволяют системе умный дом:

• понижать температуру до комфортной в летний период;
• автоматически регулировать уровень влажности посредством увлажнителей, осушителей и ионизаторов;
• обеспечивать подачу свежего потока воздуха через кондиционеры, фанкойлы и вентиляторов.

Системы безопасности

Защитить жильцов дома от злоумышленников, выхода из строя сантехники и прочих неблагоприятных ситуаций позволяют современные умные системы безопасности. К примеру, для автоматизации работы водопроводных систем, на них устанавливают современные запорные клапаны, которые перекрывают воду, когда все жильцы дома на работе или в отпуске, а также при обнаружении протечек. Это позволит сэкономить средства на ремонт помещения и на возмещение ущерба соседям этажом ниже. Умные замки автоматически откроют двери владельцу дома. Обнаружив задымленность, умный дом автоматически запустит систему дымоудаления и пожаротушения. Датчики открывания дверей или створок окон при несанкционированном доступе посторонних, вызовут охранные и прочие службы.

Системы наблюдения

Пользователь может контролировать все происходящее в доме с помощью видеодомофонов, камер и датчиков. На устройство может поступать постоянный видеопоток через интернет соединение  либо периодические дистанционные уведомления.

Датчики

Функционирование системы умного дома выполняется за счёт команд, получаемых центральным контроллером от пользователя либо от датчиков. Встроенная программа управления передает технике сигналы для включения в определённое время согласно расписанию, или самостоятельно выбирает режим работы, полагаясь на показания датчиков.

К примеру, данные с термометра позволяют настраивать работу отопительной системы и кондиционирования. И также если датчики зафиксируют несанкционированную активность в доме, то умный дом распознает это как сигнал для запуска сигнализации или отправления уведомления охранной службе. В качестве датчиков устанавливаются индикаторы протечек,  задымлённости, движения, и термостаты.

Умные розетки

Интеллектуальные розетки представляют собой наиболее простые элементы, которые управляются через wifi, gsm или Bluetooth соединение. Они позволяют контролировать использование бытовыми приборами электроэнергии дистанционно.

“Умный дом”: комплект оборудования и как работает

Все устройства соединены друг с другом с помощью беспроводной связи. Например, устройства экосистемы Xiaomi связывается друг с другом с помощью ZigBee — простого и эффективного протокола, использующего свой радиоканал. Один из главных плюсов ZigBee (особенно версии 3.0) — низкое энергопотребление. Беспроводные модули почти всегда находятся в “спящем” режиме и практически не потребляют электричество, при этом пробуждаются практически молниеносно — всего за 15 миллисекунд. Покрытие распространяется на десятки метров, легко преодолевая стены и другие препятствия. 

Большинство систем “умных домов” работают по похожему принципу. Почти везде используется какой-то свой беспроводной протокол, обеспечивающий связь между устройствами. Wi-Fi тоже нужен, но, скорее, для подключения к соответствующему приложению, чтобы через него “дирижировать” всем этим технологическим оркестром. Исключение — бытовая техника, например, холодильники, телевизоры, кофеварки. В них для связи используются привычные Wi-Fi и Bluetooth. Всё потому, что часто подобными устройствами пользуются те, у кого нет “умного дома”, но они тоже хотят получать доступ к смарт-функциям. 

Но зачем вообще понадобился этот ZigBee, почему не обойтись привычными Wi-Fi и Bluetooth? Многие устройства вроде IP-камер или “умных замков” как раз так и работают. Но что вы будете делать, если интернет-соединение вдруг пропадёт? Тогда в случае какого-то происшествия датчики просто не сработают, а дом окажется в опасности. Конечно, такого допустить нельзя, поэтому и создали ZigBee. Протокол специально спроектирован для “умных” устройств и обеспечивает их работу в любых условиях.  

Хаб, или шлюз — главный координатор всех устройств, которые подключены в систему. Он выполняет роль связующего звена между хозяином и “умным домом”. 

Именно через хаб запускаются различные пользовательские сценарии. Например, вы уезжаете в отпуск. Устройства перекрывают воду (во избежание протечек), устанавливают энергосберегающий режим, активируют систему безопасности. Если бы не было хаба, вам пришлось по отдельности выставлять параметры для каждой из систем, что, согласитесь, долго и утомительно. Через шлюз всё становится гораздо проще: заходите в приложение, выбираете пользовательский сценарий и… всё. 

Или представьте, например, что случилась протечка. Если у вас установлен датчик протечек, он моментально её зафиксирует, передаст информацию в хаб, а тот перенаправит её в “умный кран”, чтобы он ограничил подачу воды. 

Если не брать крупную бытовую технику, то все устройства “умного дома” условно можно разделить на датчики и актуаторы. Датчики измеряют физические параметры (температура, влажность, движение), актуаторы — управляют другими устройствами, воздействуя на них физически или через специальные сигналы. К актуаторам, например, относятся разнообразные реле, выключатели, “умные” розетки и так далее. 

Виды систем

Сделать умный дом можно по разным схемам, зависящим от типа оборудования и протокола связи. Программно-аппаратные комплексы для смарт-жилищ условно делятся на несколько видов.

Проводные

Особенности системы	Плюсы	Недостатки и возможные проблемы
Компоненты взаимодействуют напрямую по проводным соединениям. Датчики отсылают по ним сигналы на контрольный блок, а конечные устройства получают управляющие команды.	Высокая скорость отклика, исключение проблем с передачей импульсов в беспроводной среде при недостаточной силе сигнала. Шина передачи данных не перегружается множеством импульсов.	Необходима прокладка проводов, коммуникации планируются на этапе строительства дома. Монтаж сложен и требует серьезных трудозатрат. Может потребоваться полная переделка комплекса или его сегмента.

Беспроводные

Особенности системы	Плюсы	Недостатки и возможные проблемы
Устройства подключаются к управляющим блокам по беспроводным каналам.	Не нужны провода, решение годится для практически любых конфигураций помещений без их переделки.	Часть периферийных устройств нуждается в замене батареек (хотя современные «умные девайсы» способны работать от одной батарейки до нескольких лет). Связь по радиоканалу несколько ограничивает возможности системы и ее масштаб в пространстве. Необходимо, чтобы все устройства находились в пределах зоны действия сети. Эта проблема частично решается применением mesh-сетей. При работе по ИК-связи устройства должны находиться в радиусе прямой видимости друг от друга.

Централизованные решения

Особенности системы	Плюсы	Недостатки и возможные проблемы
Оснащены центральным блоком управления. Блок выполняет контроль и синхронизацию взаимодействия компонентов «умного дома» через общую шину и обеспечивает выполнение команд пользователя.	Головное устройство объединяет и координирует элементы сети.	Функционал зависит от аппаратных возможностей модуля управления и встроенного в него программного обеспечения. Если «мозг» системы выходит из строя, она теряет работоспособность.

Децентрализованные

Особенности системы	Плюсы	Недостатки и возможные проблемы
Устройства работают в одной сети, но без единого управляющего центра. Каждый элемент — самостоятельный сервер.	Нет опасности потерять функциональность из-за неполадок с центральным блоком.	Много управляющих элементов, что может усложнить и сделать более запутанным процесс конфигурации и отладки.

Сеть с открытыми протоколами

Особенности системы	Плюсы	Недостатки и возможные проблемы
Существуют различные производители, использующие в своем оборудовании определенные протоколы связи и форматы команд.	Можно сопрягать оборудование разных вендоров без опасения столкнуться с проблемой несовместимости.	В ряде случаев может понадобиться адаптация элементов схемы из-за нюансов имплементации протокола.

Оборудование с закрытым протоколом

Особенности системы	Плюсы	Недостатки и возможные проблемы
Разработчик реализует устройства на собственном протоколе и языке команд. Допускается использование только созданных данных вендором (или сертифицированных им) элементов.	Все компоненты высоко совместимы (обычно подразумевается и обратная совместимость с более старыми версиями периферии).	Оборудование стороннего производителя подключиться к системе не сможет. В определенных случаях эта проблема решается через открытие разработчиком API.

Основные элементы и датчики:

• главный блок управления умный дом (может не быть в децентрализованной схеме);
• датчики протечки воды;
• датчики задымления;
• температурные сенсоры;
• датчики движения и освещенности;
• камеры наблюдения;
• вентиляция «умного дома»;
• система удаленного открытия/закрытия жалюзи;
• управление мультимедиа;
• устройства контроля за отоплением, электро- и водоснабжением;
• могут иметься передатчики сведений со счетчиков воды и электричества (такие проекты реализует, например, Москва в рамках внедрения инноваций в сферу ЖКХ);
• программный или аппаратный шлюз для подключения и управления извне и передачи оповещений владельцу;
• умные розетки и переключатели;
• тревожная сигнализация.

В ряде схем датчики и иные элементы служат шлюзами передачи беспроводного сигнала к соседним устройствам сети.

Исполнительные устройства.

Исполнительные устройства умного дома.

С этими устройствами обычно пользователи знакомы лучше всего, ведь непосредственно устройства из этой группы выполняют различные действия.

Описание:

К исполнительным устройствам можно отнести как элементарные реле и лампочки, так и умные пылесосы, телевизоры и др. Главной задачей для устройств в данной группе является исполнение каких-либо действий.

Исполнительные устройства действия.

К исполнительным устройствам действия можно отнести те устройства, которые непосредственно сами исполняют конечное действие в цепи управления. Например, умная лампочка включается, чего и ожидал пользователя. Либо умный пылесос пропылесосил в комнате. Profit.

Исполнительные устройства управления.

Исполнительные устройства управления — это те устройства, которые управляют обычными. Лучшим примером здесь будет выступать обычное реле. Допустим на реле разомкнута цепь обычного ночника. В назначенное время на реле подается команда замкнуть цепь, после чего включается ночник. Отличие данной группы от предыдущей в том, что конечным исполнительным устройством оно не является, а управляет другим не умным устройством.

Что представляет собой умный дом

Это определение применимо к системе, благодаря которой настраивается автоматизация климатического оборудования, бытовой электроники и осветительных приборов. Благодаря такой сети владелец дома получает жилье с комфортными условиями и меньше платит за электричество за счет алгоритмов энергосбережения. Специальные комплекты устройств для умного дома также способны поддерживать высокий уровень безопасности для дома.

Система Smart House состоит из трех основных компонентов:

1. Датчики, принимающие информацию из окружающего пространства.
2. Один или несколько контроллеров для обработки информации и запуска действий умных устройств.
3. Оборудование, за счет которого и происходит видимая глазу автоматизация процесса.

Выделяют два типа управления умным домом — централизованное и децентрализованное. В первом случае все алгоритмы работы записываются в один контроллер, регулирующий функционирование всех приборов, находящихся в доме. Децентрализованная система управления представляет собой несколько цепочек устройств, каждая из которых обладает своим контроллером, не связанным с остальными аппаратами в доме.

Этот вариант более надежен, поскольку в случае сбоев и остановки работы одной цепочки остальные продолжат функционировать в обычном режиме. При возникновении ошибок в централизованной системе до устранения неполадок может остановиться выполнение всех алгоритмов.

Мнение эксперта
Торсунов Павел Максимович

Нередко умным домом называют комплекты оборудования, обеспечивающие частичную автоматизацию процессов в доме. Как правило, они выполняют строго ограниченные задачи. Например, обеспечение безопасности или организация мультирума — единой системы управления мультимедиа аппаратурой.

Самостоятельная сборка и готовые решения

Первое, что необходимо для начала работ по созданию смарт-жилища — определиться, станет ли его будущий владелец подбирать, монтировать и настраивать оборудование самостоятельно, или воспользуется готовым набором «под ключ».

Готовый «умный дом»

Сегодня на рынке действуют различные технологические компании и подрядчики, предлагающие подбор, монтаж системы «умный дом» и настройку компонентов под желания заказчика. Преимущество такого подхода — клиенту не придется заботиться ни о чем, специалисты организации выполнят все работы, от выбора гаджетов до их установки, настройки и сопряжения.

Но есть и недостатки:

• пользователь не контролирует процесс и не владеет деталями устройства системы;
• стоимость такого решения будет довольно высока, в среднем, от двух тысяч долларов и выше.

Вариант подойдет тем, кто желает не вникать в подробности и получить систему, которая «просто работает»

Самостоятельная сборка

Если собирать «умный дом» своими руками, можно выбрать качественные (и при этом недорогие) компоненты, установить их и настроить согласно собственной задумке. На рынке имеется множество доступного «умного» оборудования, позволяющего реализовать даже самую сложную программно-аппаратную архитектуру.

Из условных минусов данного подхода отметим то, что владельцу системы придется проделать большую и серьезную работу: подготовить схему «умного дома», определиться с выбором аппаратной части и протоколов взаимодействия, приобрести компоненты, смонтировать их и настроить. Для многих смарт-гаджетов придется прописывать сценарии автоматизации, и понадобится понять, как сделать ту или иную настройку.

Ситуация облегчается тем, что «умные дома» уже не редкость, их устройством занимается достаточно много людей, которые описывают на форумах и сайтах свой опыт, возникающие в ходе работ проблемы и способы их решения. И к этому опыту всегда можно обратиться.

Шлюзы: какие бывают, чем отличаются, что выбрать

Любой комплект “умного дома” Xiaomi начинается со шлюза. С помощью современного шлюза можно, к примеру, голосом включить электрочайник или запустить стиральную машинку, поменять освещение или дать команду закрыть шторы. Именно шлюз делает взаимодействие с “умным домом” комфортным для пользователя. Но как его выбрать?

В первую очередь обращайте внимание на беспроводные протоколы, которые поддерживает устройство. В случае с Xiaomi стандартным является ZigBee, именно на него лучше всего ориентироваться

Кроме того, у этого протокола существует несколько поколений, желательно выбирать последнее (3.0). 

Ещё один важный параметр — универсальность хаба. Некоторые поддерживают практически все популярные экосистемы, такие как HomeKit от Apple, “Умный дом Яндекса” или экосистема Xiaomi. Другие “заточены” исключительно под устройства своего производителя. Перед покупкой этот момент необходимо уточнить (всегда указывается в характеристиках). 

Каждый шлюз имеет своё максимальное количество устройств, которые можно подключить. У некоторых это 16, а у других, к примеру, 32 устройства. Собирая свою систему “умного дома”, этот параметр обязательно нужно учитывать. 

Универсальный хаб, который поддерживает все популярные экосистемы и позволяет подключить множество устройств, не обязательно должен стоить дорого. Хороший пример — Xiaomi Mijia Smart.