Умный дом как автоматизация здания

Умный дом (smart house, также building automation и intelligent building, рус. АСУЗ) в этом контексте – жилой дом современного типа, организованный для проживания людей при помощи автоматизации и высокотехнологичных устройств. Под «умным» домом следует понимать систему, которая обеспечивает безопасность и ресурсосбережение (в том числе и комфорт) для всех пользователей. В простейшем случае она должна уметь распознавать конкретные ситуации, происходящие в доме, и соответствующим образом на них реагировать: одна из систем может управлять поведением других по заранее выработанным алгоритмам. Кроме того, от автоматизации нескольких подсистем обеспечивается синергетический эффект для всего комплекса.

Это проще понять, если представить, например, что система отопления никогда не сможет работать против системы кондиционирования. А отопление осуществляется не только по погоде, но и с учётом целого ряда других факторов. От силы ветра, по предсказанию, от времени суток (ночью комфортная температура меньше).

Можно считать, что это наиболее прогрессивная концепция взаимодействия человека (пользователей) с жилым пространством, когда в автоматизированном режиме в соответствии с внешними и внутренними условиями задаются и отслеживаются режимы работы всех инженерных систем и электроприборов.

В этом случае исключается необходимость пользоваться несколькими пультами при просмотре ТВ, десятками выключателей при управлении освещением, отдельными блоками при управлении вентиляционными и отопительными системами, системами видеонаблюдения и охранной сигнализации, моторизированными воротами и прочим.

История возникновения

В 1987 году, в СССР был представлен проект радиоэлектронного оснащения жилища «СФИНКС», по своей сути напоминающий идею современного умного дома. Главной изюминкой проекта был главный центральный процессор, состоящий из нескольких блоков, а также пульты управления – «малый» пульт со съемным дисплеем и большой с псевдосенсорными клавишами. Как ручной, так и большой пульт содержат микрофоны управления голосом.

Проект был разработан в ВНИИТЭ и публиковался в нескольких журналах «Техническая эстетика».

В 1995 году разработчики технологий Java предрекали одним из основных назначений для этой технологии увеличения интеллекта бытовых приборов[1] – например, холодильник сам будет заказывать продукты из магазина. Промышленного распространения эта идея не получила, но такие компании, как Miele и Siemens, уже выпускают бытовую технику с возможностью включения в «умный дом».

Осенью 2012 года компания Panasonic анонсировала полномасштабное производство систем управления энергией SMARTHEMS, предназначенных для «умных домов». Panasonic обещает ввести совместимость с системой HEMS во всю линейку своих бытовых приборов, таких как: кондиционеры, «умная» кухонная техника и системы горячего водоснабжения EcoCute. Новая система AiSEG позволяет связать все оборудование и домашние устройства в единую сеть организовав отображение информации о работе солнечных батарей, расходе электричества, газа и воды и автоматически контролируя работу бытовых приборов с помощью протокола ECHONET Lite[2]. Технологии и применение домашней автоматизации.

Конструкция системы «Умный дом»

Система умного дома включает три типа устройств:

a) Контроллер (хаб) - управляющее устройство, соединяющее все элементы системы друг с другом и связывающее ее с внешним миром

b) Датчики (сенсоры) - устройства, получающие информацию о внешних условиях

c) Актуаторы – исполнительные устройства, непосредственно исполняющие команды. Это самая многочисленная группа, в которую входят умные (автоматические) выключатели, умные (автоматические) розетки, умные (автоматические) клапаны для труб, сирены, климат-контроллеры и так далее.

В большинстве современных умных домов контроллер общается с остальными устройствами системы через радиосигналы. Самые распространенные стандарты - Z-Wave, ZigBee и Wi-Fi, в США популярен также Thread.

Для связи с внешним миром контроллер как правило подключается к интернету.

Системы безопасности

a) Датчики движения, датчики присутствия, датчики вибрации, датчики разбития стекла, датчики открытия окна или двери;

b) Видеонаблюдение;

c) Видеодомофоны и видеоглазки;

d) Электронные замки (умные замки, смартлоки) и модули управления воротами;

e) Сирены.

Эти устройства позволяют сконструировать подходящую систему безопасности, от сравнительно простой до достаточно сложной.

Среди основных алгоритмов:

a) регистрация нежелательного проникновения;

b) уведомление владельцев;

c) включение сирены;

d) запуск видеосъемки;

e) запирание входных или межкомнатных дверей.

Вдобавок, системы безопасности умного дома интегрируются с охранными системами, по тревоге высылающими группы реагирования. В большинстве стран рынок охранных систем существует достаточно давно, в то время как системы умного дома стали широко распространяться лишь в 2010-х годах. Отдельные поставщики охранных услуг позволяют интегрировать свою сигнализацию с умными устройствами, которые устанавливает сам пользователь, либо соглашаются высылать группы реагирования по сигналам тревоги с таких устройств.

Электронные замки, видеодомофоны и видеоглазки позволяют также организовать систему контроля доступа с возможностями дистанционного управления, видеозаписи и так далее.

Управление освещением

a) Умные выключатели и диммеры;

b) Модули управления шторами, жалюзи и рольставнями;

c) RGB- и RGBW-контроллеры для управления светодиодными светильниками, прежде всего светодиодными лентами;

d) Датчики движения и присутствия;

e) Датчики освещенности;

f) Такие устройства позволяют автоматизировать управление светом и чаще всего используются, чтобы:

g) автоматически включать свет, когда люди входят в помещение, и выключать, когда выходят;

h) автоматически поддерживать освещенность на постоянном уровне, регулируя яркость светильников и положение жалюзи или штор;

i) автоматически регулировать освещенность в зависимости от сезона и времени суток или по другим заранее заданным правилам.

Управление климатом

a) Основная задача устройств умного дома в этом случае - Датчики влажности;

b) Датчики температуры;

c) Термостаты для поддержания постоянной температуры или ее автоматического регулирования;

d) Терморегуляторы для управления мощностью батарей отопления;

e) Климат-контроллеры, передающие команды умного дома на технику предыдущих поколений, которая управляется обычными дистанционными пультами, прежде всего на кондиционеры;

f) Гигростаты для поддержания постоянной влажности или ее регулирования;

g) автоматически регулировать работу климатических систем так, чтобы одновременно обеспечить комфортный микроклимат и сократить расходы на его поддержание;

h) автоматически поддерживать комфортную температуру в помещениях, где находятся люди;

i) автоматически снижать мощность батарей и кондиционеров в отсутствие людей и ночью;

j) автоматически поддерживать влажность, комфортную для людей и щадящую для помещения и предметов обстановки;

k) автоматически вентилировать помещения и очищать воздух, поддерживая комфортное качество воздуха.

 

Рисунок – 1 Теплоизоляция пассивного дома

Фотография в инфракрасных лучах показывает, насколько эффективна теплоизоляция пассивного дома (справа) по сравнению с обычным домом (слева).

Под термином «умный дом» обычно понимают интеграцию следующих систем в единую систему управления зданием:

a) Системы управления и связи;

b) Система отопления, вентиляции и кондиционирования;

c) Система освещения;

d) Система электропитания здания;

e) Система безопасности и мониторинга.

Система управления

a) Управление с одного места аудио-, видеотехникой, домашним кинотеатром, мультирум;

b) Удалённое управление электроприборами, приводами механизмов и всеми системами автоматизации. Электронные бытовые приборы в умном доме могут быть объединены в домашнюю Universal Plug’n’Play – сеть с возможностью выхода в сети общего пользования;

c) Механизация здания (открытие/закрытие ворот, шлагбаумов, электроподогрев ступеней и т. п.).