В этой статье приведен обзор различных технологий систем автоматизации, а также организаций, использующих их в своей продукции. В настоящее время рынок представлен множеством компаний, выпускающих компоненты и модули для систем типа "Умный дом", рассмотрим их более подробно.

AMX

AMX профессиональная система интегрированного управления аудио и видеотехникой, вещания, отопления, кондиционирования и освещения. Данную технологию обычно устанавливают как в элитных и эксклюзивных домах, так и коммерческих и государственных учреждениях. Сегодня комплексные системы АМХ позволяют управлять освещением и оборудованием конференц-залов и переговорных комнат, стадионов и музеев, диспетчерских и ситуационных центров, больниц и школ, частных коттеджей и домов, в том числе и посредством сети Internet.

WeMo бренд новой линейки устройств и модулей для домашней автоматизации от компании Belkin. Компания предлагает простое управление устройствами посредством Plug and Play, а с бесплатными приложениями для Apple iOS обеспечивает удаленное управление как внутри дома, так и вне его. При интеграции с «облачным» сервисом « If This Then That » оборудование WeMo может также быть инициировано от электронных писем, текстовых сообщений SMS, событий в социальных сетях и т.п.

C-Bus

Протокол C-Bus от австралийской компании Clipsal (с 2004 года подразделение Schneider Electric) позволяет создавать профессиональные системы автоматизации зданий и элитных коттеджей. Clipsal C-Bus – протокол стандарта IEEE 802.3, созданный в соответствии с 7-ми уровневой моделью OSI, который поддерживает работу с линией передачи данных до 1 км., используя кабель 5-й категории (CAT5), в том числе специально разработанный фирменный розовый кабель (Cat 5e). C-Bus имеет опубликованный открытый протокол управления, который без труда позволяет интегрировать систему с любым программным и аппаратным обеспечением, а также готовые драйвера для Windows и Linux. Clipsal предлагает большой выбор оборудования для своей системы. На базе этого протокола построено огромное количество систем автоматизации, есть большие сообщества последователей этой технологии, что позволяет самостоятельно установить систему дома, прибегнув к поддержке форумов и т.п.

Система Comfort от компании Cytech является одной из самых популярных охранных систем с функциями «умного дома». Comfort представляет собой полнофункциональный охранный комплекс (совместимый с европейским стандартом EN50131 для охранных систем) с автоматическим дозвоном до абонентов, телефонным управлением, различными режимами охраны и настраиваемой домашней системой автоматизации. Помимо заложенной в систему концепции «If/Then/Else», еще одной из сильных сторон Comfort является возможность интеграции с большим числом других систем автоматизации посредством специальных плат расширения UCM (Universal Communications Modules). Модули расширения поддерживают несколько стандартов: RS232, RS485, Ethernet, C-Bus, Crestron, KNX, Z-Wave, Velbus и GSM. Недавно компания Cytech выпустила сокращенную версию своей системы под названием «Logic Engine» — контроллер домашней автоматизации и предназначена для людей, которым не нужная полнофункциональная охранная система.

CommandFusion — австралийская компания, производящая оборудование домашней автоматизации для частных установщиков и профессиональных интеграторов. Они стремятся делать вещи настолько простыми насколько возможно, чтобы установить и работать, а их программное обеспечение iViewer для управления системой поддерживает создание графического интерфейса (GUI) на мобильном устройстве для разных платформ (iOS и Android). Оборудование CommandFusion включает различные реле для коммутации нагрузками, порты ввода-вывода (I/O), а так же интерфейсы IR, RS232/422/485.

Компания из Канады Control4 воплотила в своих продуктах одни из лучших технологических решений чтобы довести свою автоматику до высокого класса. Относительно новый участник в сфере домашней автоматизации, Control4 достаточно быстро завоевала популярность и авторитет. Их продукция с приемлемыми ценами, полной интеграцией и красивым дизайном оборудования заявила о себе в мире «умных домов». Control4 одной из первых системно подошла к использованию протокола ZigBee в своих устройствах. Система «Умного дома» Control4 сможет автоматизировать освещение, музыку, видео, управлять системой безопасности и предоставить пользователям настолько простое и понятное управление, насколько это возможно.

С более чем 40 летним опытом в бизнесе, Crestron является ведущим поставщиком систем управления и автоматизации для домов и офисов, школ и больниц, гостиниц и других объектов. Как AMX, Crestron — это полнофункциональная профессиональная система (собственная разработка Crestron Electronics) автоматизации, которая за многие годы доведена высокого уровня. В доме система может автоматизировать освещение, отопление и системы безопасности; на работе — следить за уровнем потребления электроэнергии или других ресурсов, организовывать AV презентации, проводить видеоконференции и т.п.; в учебных заведениях — управление освещением и климатом в зависимости от расписания, централизованное управление оборудованием в классах, лабораториях, конференц-залах и аудиториях и многое другое. И все это с легкостью управляется посредством сенсорных панелей Crestron или устройств на базе iOS.

Domotiga — свободное ПО с открытым исходным кодом на Linux для систем домашней автоматизации от разработчиков из Нидерландов. Система может быть установлена и запущена на большом числе устройств, включая даже Raspberry Pi, и включает поддержку RFXCOM, X10, xPL, XBMC и 1-Wire.

Everspring была создана в 1980 году как компания, базирующаяся в Тайване и с производством в Китае. Everspring имеет отличную репутацию в производстве систем охранной сигнализации, устройств видеонаблюдения, автоматизации дома.

Технология EnOcean стала фактически стандартом для беспроводных необслуживаемых датчиков, не требующих источника питания. Компоненты, используемые в технологии, получают энергию для работы, фактически из ничего. Незначительные изменения в давлении или малейший перепад температуры – вполне достаточны для выработки электроэнергии необходимой для измерения, обработки и радиопередачи сигнала с датчика. Автономные беспроводные выключатели, датчики, приемники исполнительные устройства сделанные по технологии EnOcean существенно уменьшают время реализации проекта, стоимость и дают эффективное энергосберегающие решение.

Fibaro основана в Познани, Польша. Компания производит интеллектуальные системы, это один из наиболее полных и функциональных решений для создания умного дома. В своих проектах компания использует технологию Z-Wave для создания инновационных беспроводных систем управления. Для управления устройствами система имеет удобный и красивый веб интерфейс.

Компания FortrezZ, производит беспроводные системы автоматизации, а также продукты в сфере охраны. Более 20 лет опыта в разработке беспроводных технологий позволяет компании быть одним из лидирующих производителей в этом направлении. В своих устройствах компания использует различные протоколы в том числе и Z-wave.

Freedomotic — свободное программное обеспечение для систем автоматизации, которое работает на любой ОС с поддержкой Java (Linux, Windows, Mac OSX, Android и т.д.). Freedomotic может быть развернута как на обычном компьютере ПК, так и сети ПК. Возможна установка и работа на микрокомпьютере Raspberry Pi.

Harmony — это Windows ПО для систем домашней автоматизации, разработанное английской компанией Domia Lifestyle. Начиная с 2002 года, Harmony поддерживает такие протоколы, как X10, ByeBye Standby, C-Bus, Dupline, 1-Wire и Rako.

Home Easy — это линейка беспроводных модулей для систем «Умный Дом», произведенных компанией Byron. Идеально для модифицирования обычного пассивного, ранее установленного оборудования. В ассортименте продукции имеются сменные модули, настенные выключатели и розетки, микро-модули, датчики движения и пульты ДУ.

Home Sapiens — программное обеспечение «умного дома» с голосовым управлением на базе ПК. Home Sapiens - расширяемая система без привязки к конкретному оборудованию. Пользователям открыто огромное поле для экспериментов и свобода выбора компонентов. Система поддерживает Z-Wave, X10, KNX, Smart-Bus.

HomeSeer, вероятно, одно из самых известных Windows ПО для управления за «Умными домами» и автоматизации зданий. Разработанный еще в 1998 году, HomeSeer ежегодно расширял свою функциональность и в настоящее время готово предоставить пользователям один самых больших наборов разнообразных функции, поддерживаемого оборудования и технологий. Так же за эти годы компания выпустила не одну версию своего контроллера HomeTroller под управлением HomeSeer. Программное обеспечение поддерживает большой список технологий и протоколов домашней автоматизации, основные из которых Insteon, UPB, X10, xAP, xPL и Z-Wave.

HomeVision и HomeVision Pro — контроллеры средств домашней автоматизации, которые были созданы для управления большими системами на базе технологии X10. Их инновационное на то время программное обеспечение, совместно с логикой контроллеров «If/Then/Else», позволяло создавать довольно функциональные схемы в управлении. Эти макросы могли довольно просто запрограммировать даже новички. Контроллеры HomeVision имеют порты ввода/вывода (I/O), а так же просто управляются даже с телевизионного пульта. В конце 2011 года, Crag Chadwick, создатель системы HomeVision, заявил о закрытии работы над контроллером и распродаже оставшейся продукции. Все же технология X10 уже уходит в прошлое под натиском новых популярных проектов и устройств. Но даже сейчас еще можно найти на аукционе Ebay предложения по продаже, наверное, одного из самых лучших контроллеров домашней автоматизации 90х годов.

Решение IDRATEK основано на годах университетского исследования в области автономных домов и систем автоматизации зданий и стремится завоевать одно из ведущих мест систем домашней автоматики. Множество решений, принимающихся автономно без разнообразных пультов управления, значительно упрощают жизнь пользователю данной системы. Разработанное ПО Cortex является «мозгом» всей системы и позволяет управлять оборудованием Idratek, и вся сеть датчиков и переключателей может «обучаться», запоминать действия и команды, в зависимости от вашего поведения.

Indigo — это интеллектуальный домашний сервер управления, объединяющий всю систему аппаратных средств и модулей и обеспечивающий беспрецедентный контроль над вашим домом. Встроенный веб-сервер Indigo и архитектура «клиент-сервер» дают вам контроль и удаленный доступ к вашему дому с любого устройства: Mac, PC, планшетных компьютеров, смартфонов, и мобильных телефонов. Система поддерживает такие стандарты, как X10, Insteon, а с недавнего времени и технологию Z-Wave. В настоящее время система активно разрабатывается.

INSTEON — одна из надежных и пользующаяся большим спросом сетевая технология управления домом. INSTEON предлагает больше масштабируемости и гибкости чем любая другая домашняя система управления на рынке. Это единственная технология, которая одновременно использует и беспроводной радиоканал и сетевую электрическую линию (электрическую проводку 220В) в здании. Благодаря этому достигается надежность и стабильность системы. INSTEON пришла на замену устаревшей технологии X10, полностью заменив ее по своим характеристикам, но поддержка протокола X10 в продуктах INSTEON осталась. Сеть INSTEON — это одноранговая сеть с интегрированными дублирующими каналами связи (радио-канал и сетевая линия). Нет никакой необходимости в таблицах маршрутизации, каждое устройство в сети получает сообщение одновременно, независимо, пришло ли оно по радио-каналу или по каналу электрической сети.

iRidium — это уникальный программный комплекс для визуализации управления системами автоматизации, Аудио/Видео оборудованием и Медиа Серверами с полной двусторонней связью, позволяющий управлять с любого устройства, используя любой пользовательский интерфейс. iRidium Mobile — это управление любым оборудованием через TCP, UDP, HTTP, RS232, ИК. Готовые драйверы и модули для Lutron, Denon, Sonos, XBMC, iTunes и др. ПО iRidium поддерживает множеество систем автоматизации: KNX, Crestron, Clipsal, MyHome, HDL-BUS Pro и другие.

KNX

Данный стандарт основан на более чем 15-летнем опыте разработки и проектирования, в том числе и систем-предшественниц KNX, технологий EIB, EHS и BatiBUS. При использовании канала передачи управляющих сигналов KNX, к которому подключаются все другие шины (витые пары, радиочастотные каналы, электрические линии или IP/Ethernet), подключенные к ним устройства получают возможность обмениваться информацией между собой. К шинам могут подключаться как сенсоры, так и исполнительные механизмы, необходимые для контроля оборудования, управляющего зданием, в частности, систем освещения, безопасности, энергопотребления, систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха и т.д. Все эти функции могут осуществляться, контролироваться и отслеживаться через единую общую систему, без использования каких-либо дополнительных центров управления. В мире существует более 100 компаний-членов Ассоциации KNX, которые предлагают почти 7000 групп KNX-сертифицированных продуктов для различных приложений.

Относительно новая система LightwaveRF, от компании «JSJS Designs», предлагает привлекательные современные домашние модули автоматизации по разумным ценам. Система использует WiFi для связи в своих устройствах. В ассортименте оборудования LightwaveRF есть выключатели, димеры, розетки, камеры, термостаты, датчики открытия дверей и окон и контроллер.

LinuxMCE — система автоматизации дома с открытым исходным кодом, базирующаяся на Kubuntu Linux. Она предоставляет пользователям следующие функции: автоматизацию здания — X10, INSTEON, PLCBus, KNX/EIB, EnOcean и Z-Wave; медия-центр на базе MythTV или VDR с возможностью трансляции аудио/видео данных по всему дому; охрану и видео наблюдение; телефонию на базе Asterisk. Для реализации интерфейсов с новыми устройствами используется встроенный интерпретатор Ruby.

Miniserver Loxone является центральным элементом решений компании Loxone по автоматизации домов. Он позволяет контролировать устройства как внутри, так и вокруг дома: от простого управления приводом жалюзи до сложных систем управления отоплением и климат-контролем, снижающих затраты на эксплуатацию. LOXONE обеспечивает связь со многими устройствами: смартфонами (iPhone, Android), устройствами стандарта EIB/KNX может подключаться к web-сервисам и электронной почте, и многое другое.

Еще в 1961 году компания Lutron стала известной благодаря изобретению регулятора освещенности (димера). В настоящее время компания известна своими разработками в сфере интеллектуальных средств управления освещением. Lutron — это профессиональная система, которая используется в коммерческих объектах и элитных коттеджах.

Cистема домашней автоматизации MajorDoMo (Major Domestic Module или Главный Домашний Модуль) представляет собой бесплатную и открытую программную платформу для комплексного управления домашней автоматикой, а так же для информационной поддержки жизнедеятельности. Данная система может быть установлена практически на любой персональный компьютер (на платформе Windows и Linux) и совершенно не требовательна к ресурсам. Даже без привязки к оборудованию она может быть использована для организации персональной инфо-среды.

Компания Mi Casa Verde (из Гонконга) производит одни из самых популярных контроллеров семейства «Vera» для автоматизации дома. «Vera» — это домашние контроллеры «Умного дома» основанные на ОС Linux — MiOS. Основной протокол, на который сделан упор компанией это — Z-Wave, но устройства также могут поддерживать X10, Insteon, Control4. Открытый API позволяет разработчикам создавать множество дополнительных приложений для управления домашней автоматизацией.

MisterHouse — свободное программное обеспечение для домашней автоматизации. Написан полностью на Perl, MisterHouse работает на Windows и большинстве Unix платформ, включая Linux и Mac OSX. Программное обеспечение поддерживает множество протоколов включая xAP, xPL, X10, iButton, TTS, RS-232 Serial.

OpenRemote — программное обеспечение, которое работает на Windows, Linux, Mac и Raspberry Pi с открытым исходным кодом и распространяется по Общедоступной лицензии (Open Source). OpenRemote может использоваться для интеграции с множеством различных систем «Умного дома», например, AMX, KNX, Lutron, Z-Wave, 1-Wire, EnOcean, xPL, Insteon, X10, Infrared, Russound, GlobalCache, IRTrans, XBMC, VLC, panStamps, Denon AVR, FreeBox и MythTV. Интерфейсы управления для пользователей доступны как на устройствах на базе Android и iOS — устройств, так и через обычный веб-браузер.

Rako

Rako один из лидеров в области производства димируемых систем освещения для использования в «Умных домах», которые разработаны и изготавливаются в Великобритании. Управление системой с iPhone и iPad доступно благодаря аппаратным средствам и бесплатному приложению Rako iOS App. В России компания не представлена.

RFXcom производят беспроводные радиопередатчики для систем автоматизации зданий. Приемопередатчик можно подключить к любому стороннему датчику или сенсору и тем самым соединить последние с управляющей программой. Оборудование RFXcom поддерживает довольно большой список программного и аппаратного обеспечения, включая HomeSeer, Indigo, Vera, HomeEasy и LightwaveRF. Недорогие USB продукты от RFXcom работают с Linux, Mac OS и Windows.

Основанная в 2005 году Savant System производит собственное оборудование для использования и построения систем автоматизации зданий, как в жилых частных домах, так и в коммерческой недвижимости, применяя для управления продукцию Apple.

Shion

Shion — бесплатное программное обеспечение домашней автоматизации для Mac OS. Использую Shion, можно отслеживать и контролировать большое число домашнего оборудования: лампы, термостаты, измерители мощности и т.п. Shion совместим со множеством X10, INSTEON и сетевых устройств. Поддержка новых устройств добавляется в каждом новом выпуске.

UPB — протокол для коммуникации множества устройств используемых в домашней автоматизации. Для работы используется обычная электрическая сеть, которая выполняет 2 функции: передача управляющего сигнала и контроль за состоянием устройств. UPB был разработан калифорнийской компанией PCS Powerline Systems и выпущен в 1999 году на замену протокола X10. Базирующийся на основах X10, новый UPB имеет улучшенную скорость передачи и более высокую надежность.

Velbus — модульная домашняя система автоматизации, использующая шину данных, состоящую из 4 проводов (2 провода для питания и 2 — для данных). Система не использует никакого центрального контроллера или сервера, которые могли бы сделать систему уязвимой в случае отказа управляющего блока. У оборудования Velbus есть различные модификации с разными опциями управления, от встроенных функции управления на каждом модуле, до контроллеров со встроенным сервером. Монтаж модулей-контроллеров возможен на DIN-рейку. Поддержка управления с iOS.

xAP

xAP — это протокол, разработанный, чтобы помочь связать различные устройства домашней автоматики, предоставить им взаимосвязь друг с другом, используя протокол UDP по сети LAN. В настоящее время разработка протокола или замедлилась или приостановилась, но xAP остается довольно интересным инструментом для разработчиков, чтобы интегрировать его в систему управления домом.

xPL

xPL — открытый протокол, разработанный для контроля и управления за устройствами домашней автоматики. Основная цель проекта xPL состоит в том, чтобы обеспечить богатый набор функций при простой структуре программного кода и передаваемых сообщений. Протокол включает в себя методы обнаружения и возможности автоматической конфигурации, которые полностью поддерживают архитектуру «plug-n-play», чтобы гарантировать простоту установки и использования пользователям.

Xtension — Mac OS программное обеспечение для систем домашней автоматизации, созданное еще в 1996 году. Xtension имеет поддержку технологий X10, Z-Wave, UPB и протокола метеостанции Oregon Scientific.

X10

Технология X10 внесла очень большой вклад в в развитие систем автоматизации зданий и «умных домов» для огромного числа людей. X10, вероятно, самая известная система домашней автоматизации, для которой произведено разнообразное оборудование и программное обеспечение, позволяющее сделать мощные системы управления. Из преимуществ технологии можно выделить недорогую стоимость оборудования и возможность построить сеть, включающую до 256 контролируемых устройств, но из недостатков следует отметить низкую скорость работы системы, ввиду малой скорости передачи сигнала по электрической сети. Это обусловлено технологией передачи данных по силовой линии (разработка 1970 года шотландской компании Pico Electronics). Еще одним большим недостатком системы является отсутствие обратной связи с устройствами сети.

Z-Wave представляет собой полностью беспроводную технологию, в основе которой лежит ячеистая сеть (mesh — сеть). Каждое устройство в сети Z-Wave является как приемником, так и передатчиком. Благодаря этому увеличивается надежность сети (при выходе из строя одного устройства, сигнал пойдет через соседнее), а зона покрытия расширяется простым добавлением новых устройств, которые могут работать в качестве повторителей сигнала. В сети Z-Wave не нужны дополнительные репитеры и усилители сигнала, достаточно, чтобы любое устройство сети Z-Wave находилось в радиусе действия соседнего устройства.

Технология ZigBee представляет собой специальный набор протоколов сетевого соединения высшего уровня. Говоря проще, ZigBee обеспечивает связь большого количества устройств, работающих по стандарту IEEE 802.15.4. Главными положительными сторонами данной технологии являются: максимальная скорость передачи данных, безопасность самого соединения, а также возможность длительной автономной работы.

Zipato ZipaBox - новый контроллер домашней автоматизации от разработчиков из Хорватии, который поддерживает такие популярные технологии, как Z-Wave, ZigBee, KNX. Основной технологией тут выбрана беспроводная Z-Wave, но и это не единственная умная технология домашней автоматизации. Устройство может быть расширено до поддержки стандартов ZigBee и KNX, а так же разработчики обещали в ближайшем времени поддержку Insteon и устройств, работающих на частоте 433МГц, таких как технология LightwaveRF.

Сервер умного дома – это «мозг» системы управления. Он реализует и поддерживает работу всей сети. Генерирует и посылает необходимые сигналы на контроллеры, которые отвечают за управление датчиками, сигнализацией, климат-контролем, прочими функциями и режимами, заложенными в программное обеспечение.

Виды сервера

Управление умного дома осуществляется с сервера. Он может быть централизованным (стационарным) и децентрализованным (может работать удаленно).

Основные требования к серверу:

• Стабильная работа.
• Обязательное резервирования данных.
• Контроль версий ПО.
• Возможность обновления и доработки функционала.
• Быстрая наладка в случае сбоя.

Стационарный сервер, который поставляется в комплекте для умного дома, стабилен и имеет широкий функционал, но также имеет некоторые недостатки. Это и стоимость, и необходимость установки дублирующего устройства, на случай выхода из строя основного прибора. Главным недостатком можно считать невозможность управления системой на расстоянии.

Сервер и web-сервер умного дома среднего объекта

С появлением планшетных ПК и смартфонов, стало возможным управление различными приборами дистанционно, что значительно упрощает жизнь. Если установить управление умным домом на базе сервера с удаленным доступом, то взаимодействие с системой станет на порядок более эффективным.

Платформа Raspberry Pi 2 для построения веб-сервера умного дома

Web сервер для умного дома — это микро, планшетный компьютер или смартфон. Платформой для него может быть любое устройство с большим объёмом оперативной памяти (Raspberry Pi 2 или Raspberry Pi 3, AC500-eco, Arduino), мощным процессором и возможностью выхода в сеть Интернет. Web сервер в составе системы умный дом обеспечивает визуализацию управления через браузер.

Веб сервер для умного дома работает по простому принципу. Мобильное устройство выступает в качестве основного ядра, дистанционно отправляющего командные сигналы. Программное обеспечение, которое можно купить или прописать самостоятельно, превращает Android, Linux или Windows устройства в диспетчерскую станцию, взаимодействующую с контроллерами по wifi. Преимущества блока web умный дом в том, что можно не только управлять системами в доме, но и производить любые операции извне. Также возможна настройка на расстоянии и хранение данных на облаке.

Интерфейс управления умным домом

Функционирование системы невозможно без интерфейса (универсального средства управления). Принцип его работы базируется на возможности выхода в интернет, то есть это программная платформа, позволяющая комплексно управлять всеми домашними автоматизированными системами. Также интерфейс умного дома обеспечивает информационное взаимодействие и поддержку рабочего состояния. Такая система совместима с любым ПК или смартфоном с различными платформами.

Интерфейс умного дома создается для каждого пользователя индивидуально

В современной системе умный дом web интерфейс делают модульной архитектуры, построен на PHP, CSS и JavaScript. ПО прописано в плагинах UI как html или css, расположенных в ресурсах DLL. Их можно добавлять или менять по своему усмотрению. Примерная структура интерфейса выглядит так:

• Стартовая страница на рабочем столе. На ней в виде значков отображаются все элементы управления.
• Плагины содержат разделы, подразделяющиеся на системные (для работы с настройками) и пользовательские (для непосредственного управления функциями).

Самостоятельное создание веб интерфейса для управления умным домом осуществляется с помощью специальных онлайн конструкторов с готовым пакетом данных.

Как сделать сервер для умного дома

Самостоятельно сделать сервер достаточно просто. В корпус неиспользуемого компьютера (желательно брать модель от 2006 года выпуска) монтируется в порядке очередности:

• блок электропитания;
• кулер с пониженным производством шума;
• материнская плата с современным процессором;
• оперативная память, соответствующая требованиям процессора;
• несколько жестких дисков (желательно NAS-систему) и контроллер sata;
• сетевая карта с поддержкой host режима;
• модуль wifi.

Комплектация может видоизменяться в зависимости от требований. Далее следует настройка сервера с использованием полнофункциональных сервисов (подойдет система Linux) и установка программного обеспечения.

Самостоятельная сборка сервера для умного дома под названием AVRobot

Для того, чтобы сделать веб сервер для умного дома, достаточно установить в ПК или смартфон соответствующее программное обеспечение, взаимодействующее с управляемыми системами (датчиками, отвечающими за работу климат контроля, включения света и т. д.).

Говорят что лень - мать прогресса. В моём случае, так оно и было. Сейчас я живу в солнечной Индонезии, где по ночам люди освещaют свои дома для отпугивания воров (и призраков). Случилось так что моим поручением стало включение и выключение сего освещения. Каждое утро и вечер надо пройти вокруг дома и щёлкнуть всеми наружными выключателями. Особенно трудно не забыть об этом утром, поскольку включённые лампочки не заметны при дневном свете. После недельки таких хождений мне захотелось лучшей жизни. Я решил сделать дистанционный выключатель и автоматизировать управление светом. Таким образом, закладывая первые виртуальные кирпичи своего умного дома. Была только одна маленькая проблемка - я не имел ни малейшего представления как спроектировать электронику и развести плату.

На заглавном фото вы видите результат моих работ. Выключатель представляет из себя две вставки в стену. В одной располагается физический выключатель, а в другой его «мозг». Виртуальный выключатель работает в OpenHab2, запущенный в с свою очередь на RaspberryPi2.

Дизайн/Пожелания

Итак, с чего же все таки начать разработку такого устройства? Я хотел чтобы виртуальный выключатель работал вместе, а не вместо, физического, и чтобы выключение физического выключателя не отключало виртуальный. Здесь такую конструкцию любя называют «отельный выключатель».

А как быть с корпусом? Мой девайс ни в коем случае не должен быть «wall wart»-ом. Наоборот, он должен гладко сливаться с физическим выключателем не выдавая своего существования. Значит плата должна будет помещаться в одну из распостранённых стенных коробочек. Ниже, на фотографии показан экземпляр такой коробочки, она из линейки выключателей и розеток компании Panasonic. На её базе я разработал своё устройство.

Ок, а что про «умные» функции? Я хотел выключатель который знает включён ли он или нет. Не просто знал статус рэле, но действительно знал если ток течёт через систему. Также я хотел чтобы это состояние сохранялось долгосрочно, и например, при сбое в электросети свет не включался/выключлся внезапно, после восстановления питания.

Напоследок, я хотел красивую панель управления для виртуального выключателя. Мне требовалось хорошее решение для контроля умного дома, куда я мог бы подключиться. Я совсем не желал писать еще одно кул-приложение для смартфона, чёрт побери!

Первый Прототип

Итак, я хотел построить электронное устройство, но совсем не знал как это сделать. Я был знаком с микроконтроллерами, умел пользоваться мульти-митером и спаял пару нехилых бордов чужого дизайна. Но проектировать свою схему я никак не умел. Поэтому, сперва я решил собрать свой выключатель из готовых модулей. Вот что я насобирал:

Для понижения 220В в 5В я использовал заряжалку от телефона. Сразу берите хорошую заряжалку, например ту которая прилагалась к телефону при покупке. Не покупайте Китайский афтермаркет на базаре, они обычно кривые. Я взял свою от какого-то старого Самсунга.

Рэле я взял как кит («beefcake» kit из SparkFun-a). Оно было большое, с громким кликом и имело всю необходимую обвязку (транзистор, защитный диод, итд) чтобы орудовать им ногой микроконтроллера.

Для измерения тока я взял один из Allegro-вских ACS712 модулей на маленькой плате. Там была вся обвеска, нужно было только подключить питание и читать аналог выход.

Это статья написана для напоминания, что умный дом стал намного ближе, чем мы думали.

Home Assistant-это open-source платформа для автоматизации, работающая на Python 3. Позволяет отслеживать и контролировать все устройства в доме и автоматизировать действия. Идеально может работать на одноплатном компьютере Raspberry PI.

→

Давайте по порядку:

1. Центральное ядро

Умный дом нуждается в центральном контроллере (хаб, сервер и т.д.). Это связующее звено между всеми элементами умного дома и пользователем. Бывают распределенные системы без центрального контроллера, но все равно нужен один сборщик информации, который покажет пользователю все актуальные новости каждого устройства

ПК -отличный вариант, если требуется большая нагрузка на сервер, т.к. производительности даже старых ноутбуков хватит вполне (только если вы не будете крутить 4К видео или использовать 10 камер с HEVC кодированием). Из минусов- в 95% случаев активное охлаждение и чтобы подключить обычное реле всегда приходится использовать дополнительные костыли.

Специализированные контроллеры - отличный вариант, если вам нужна надежность и отказоустойчивость. Вероятность отказа промышленного контроллера (при правильных руках) приближается к вероятности появления зомби апокалипсиса. Но есть и минус- программировать и настраивать могут либо те, кто уже автоматизировал несколько конвейеров, либо человек в мозгу которого не нейроны а релейные схемы. И чаще всего интерфейс у них, мягко говоря, аскетичный. К сожалению, я не такой умный, поэтому это точно не для меня.

И тут мы приходим к самому современному варианту - это дешевые одноплатные компьютеры на базе ARM архитектуры. Сейчас их выбор просто огромен, но самый популярный родоначальник Raspberri pi . Из плюсов маленькое энергопотребление, есть пользовательские выводы и удовлетворительная производительность для запуска несложных программ.

Есть еще много экзотических вариантов автоматизации своего очага, например, кровать-будильник на Всемирной выставке 1851 года (изобретатель Теофиль Картер). Или любимое извращенство- ардуино с шилдами (прощу прощение за несерьезный мем)

2. Внешние датчики, контроллеры, элементы управления.

Эта тема настолько обширная, что описать все многодикообразие в данной статье не представляется возможным, поэтому оставим это для будущих статей. Вкратце, есть:

DIY решения и ардуиноподбные решения
- Китайские решения (пример Sonoff)
- Дорогие красивые решения (пример nest)

3. Софт

Тоже вынесем сие обсуждение в отдельную тему. Сегодня мы будем рассматривать только одну из множества открытых платформ. Обзоры еще будут. Сразу отвечу на вопросы, почему именно она:

А) Огромное количество поддерживаемых сервисов,
б) Легко и бесплатно установить,
в) Приятный интерфейс.

4. Сторонние сервисы

Помогают подключить разные существующие решения и автоматизировать действия на смартфонах и ПК. Типичный пример IFTTT .

Что делать если я не умею программировать или у меня есть деньги?
Отдельно стоят решения современных экосистем от Samsung , Xiaomi , Amazon , Apple , Google и т.д. Соглашусь, что порой их решения выглядят намного красИвее, но средняя заработная плата русского человека примерно 500$, что не позволяет ощутить всю гамму вкусов.

1. Raspberry Pi 3 (вероятно подойдут и более старые) 35$
2. MicroSD на 16ГБ не ниже 10 класса(чем быстрее, тем лучше) с адаптером к компьютеру 7$
3. Зарядник MicroUSB на 5В и больше чем 2А 0$ (подошел от старого телефона)
4. Ваше драгоценное время. Бесценно.
5. Опционально монитор с HDMI

Давайте устанавливать:

1. Скачать удобную программу для записи на флешку. Я рекомендую портативную версию
2. Зайти на сайт и скачать последнюю версию Hassbian
3. Разархивировать основной образ в любую папку.
4. Открыть Etcher
5. Выбрать наш основной образ
6. Выбрать нашу флешку для записи
7. Нажать кнопку старт
8. ???
9. Profit

После записи, извлекаем флешку и вставляем в распберри пи.

ОБЯЗАТЕЛЬНО НАДО ВСТАВИТЬ В МАЛИНУ ИНТЕРНЕТ-ШНУР!!!

При подаче питания должна загореться красная лампочка и зеленая начать хаотично мигать. Ждем с кружкой чая 10 минут.

После этого нам надо найти уже веб интерфейс нашей системы умного дома. Для этого есть несколько способов:

1) Посмотреть через hdmi нашу командную строку и найти там IP вида 192.168.1.х (или любого другого)
2) посмотреть в настройках роутера какой DHCP сервер присвоил адрес новому устройству
3) Воспользоваться сканером сети (например,

О разработке своей собственной шины «CLUNET» для соединения устройств в «умном доме». Многие просят рассказать о том, что же у меня получилось в итоге, что я сейчас и попытаюсь сделать.

Попытался начертить схему моей комнаты со всеми устройствами объединёнными в сеть, картинка кликабельна:

Вся идея держится на трёх китах:

• Децентрализация — вся система функционирует без какого-либо главного модуля;
• Простота — минимум компонентов и лёгкость подключения;
• Дешевизна — себестоимость устройства легко уложить в 100 рублей.

При таком подходе можно легко создавать и добавлять в CLUNET-сеть устройства, каждое из которых отвечает за какую-то простую функцию. У всех устройств есть свой адрес, при этом они могут обмениваться между собой пакетами напрямую, без участия какого-либо главного модуля, и это очень активно используется:

• Пакеты от ДУ-приёмника получают выключатель и открыватель окна, что позволяет управлять светом и открывать окно с любого пульта или Nintendo Wii U;
• Датчики движения информируют выключатель о том, что в комнате никого нет, и можно выключить свет;
• Дисплей в коридоре выводит всегда актуальную температуру на улице, получаемую от датчиков температуры;
• По команде от кодовой панели открывается дверной замок;
• Устройство с пищалкой издаёт звуки, когда узнаёт об открытии замка, нажатии кнопки или звонке в домофон.

Этот список легко меняется и дополняется с учётом того, что прошивку каждого устройства можно обновлять прямо по сети. И нет, у меня не возникает проблем с непониманием своих исходников. Код всех прошивок получается предельно простым.

Единственным главным устройством, пожалуй, можно назвать только блок питания. В данный момент он у меня один почти на все самодельные устройства, и отлично с этим справляется. Многие скорее всего скажут: «Да у тебя же наверное всюду провода!», — отчасти это правда, но у меня нет никакой фобии по отношению к проводам. К тому же маленький шлейф с питанием и линией данных почти незаметен на фоне остальных кабелей.

Роутер с CLUNET-адаптером

Мой роутер помимо маршрутизации трафика выполняет ещё одну роль — маршрутизация трафика он является «окном» для устройств CLUNET сети в Интернет. Или скорее наоборот — позволяет из Интернета и локальной сети командовать всеми устройствами. Для этого в его USB порт включено специальное устройство.

Не буду сильно повторяться, про это я рассказывал в статье о CLUNET протоколе . Идея проста — роутер на основе Linux, и на нём работает демон, который принимает входящие подключения из локальной сети или Интернета и предоставляет доступ к сети устройств умного дома.

Помимо этого роутер используется как простенький веб-сервер, чтобы можно было управлять устройствами через веб-интерфейс на случай… ну так, на всякий случай:

Весьма удобно использовать и cron на роутере для самых разных задач — от открытия окна или обогрева комнаты по расписанию до банального будильника. Для последнего у меня сделан простенький веб-интерфейс и скрипты:

Нет будильника приятнее, чем просыпаться от радио, которое очень медленно в течении нескольких минут увеличивает громкость. Главное при этом — выключить его до того, как оно сможет разбудить и соседей.

В ответ на пакеты приходящие от устройств тоже выполняются различные скрипты. Так ведутся логи по самым различным событиям типа звонков в домофон, рисуются графики температуры () и других данных, отправляется push-уведомление мне на телефон, если вдруг в комнате открыта дверь, а меня дома нет, и прочее.

Софт для Windows

На компьютере работает приложение, которое подключается к демону на роутере и позволяет полноценно управлять всем и вся. В главном окне можно отследить весь трафик между устройствами и послать им любую команду:

В нём можно наблюдать за тем, как умный дом живёт полноценной жизнью, но на практике это нужно только для отладки. Всё можно делать по клику на иконке в зоне уведомлений:

Помимо этого на многие действия есть специальные сочетания клавиш. Да, лень — двигатель прогресса, и мне чертовски удобно открывать окно или включать свет горячими клавишами, не вставая с кресла.

Но нельзя же останавливаться на управлении светом, надо управлять и бытовой техникой! Для этого у меня используется ДУ-передачик, который имитирует нажатия кнопок на пультах. По нажатию горячей клавиши на экране появляются экранные пульты ДУ:

Из них можно управлять ресивером, телевизором, обогревателем и лазером. Сложно описать, на сколько это облегчило жизнь. Пульты вечно приходится искать, они валяются где угодно, только не рядом. Теперь же они совсем покрылись пылью.

Помимо этого этот софт выполняет и обратную роль — получает коды кнопок от ДУ-приёмника и имитирует WinLIRC-сервер — популярную программу для работы с ДУ-пультами. Работу с ней поддерживает, например, MPC-HC, есть плагин для foobar2000. Таким образом можно делать и наоборот — управлять приложениями на компьютере при помощи любого пульта.

Софт для телефона

Ну как же без управления всем этим с телефона из любой точки мира? Приложение для Android обладает примерно такой же функциональностью. В основном активити можно переключаться между различными режимами путём горизонтального свайпа.

Планшет

Сначала у меня была мысль — спаять настенную панель управления, которая висела бы над кроватью, чтобы выполнять с неё простейшие действия — включать свет, регулировать громкость, управлять телевизором и пр. Хотелось бы добавить туда и экран для вывода основной информации.

Но скоро меня осенило, что времена уже не те. Гораздо проще купить дешёвый китайский планшет на Android и повесить его на стену. Да, подобные планшеты обычно тормознутые и весьма низкого качества, но для моих целей этого вполне достаточно. Сказано — сделано.

Пришлось накодить различные виджеты рабочего стола:

Но это всё равно было недостаточно удобно, особенно когда хотелось сделать что-то на ощупь. Через некоторое время я вспомнил, что в Android есть отличный API по распознаванию голоса. Потребовалось всего полчаса, чтобы планшет начал выполнять свои первые голосовые команды. Вскоре набор возможных команд сильно вырос.

Знакомьтесь, вот моя электронная жена:

Стоит ли говорить, на сколько удобно открывать ночью окно, не размыкая при этом глаз? Жаль, что этот привод очень шумный — когда окно закрывается по таймеру, не проснуться невозможно.

Аналогичная служба была в итоге установлена и на телефон. Работает она только при подключенной зарядке. Наверное было бы здорово использовать для этого Google Glass.

Подробнее об устройствах

Напоследок расскажу немного о том, какие устройства функционируют в моём умном доме. Внимание! Ниже адское количество колхоза и проводов! Красиво я делать не умею, руки у меня растут не из нужного места.

Выключатель света

Ничего особенного, просто включает и выключает лампы на люстре.

Кнопки сенсорные — одна прибавляет количество ламп, другая убавляет. Есть возможность установить таймер выключения, но его необходимость отпала с появлением настенного планшета. Дружит с ДУ-приёмником и датчиками движения.

Контроллер геркона с пищалкой

Это весьма странное устройство появилось задолго до того, как я начал делать умный дом, поэтому и сделано весьма топорно и без корпуса.

Суть в том, что у меня в комнате жили мыши, а в остальной части квартиры — коты. Весь смысл устройства был в том, чтобы дико пищать, если забыли закрыть дверь, ведь коты ни в коем случае не должны проникнуть в комнату к мышам. Теперь же устройство посылает в сеть пакеты при открытии и закрытии двери. Роутер же пишет логи её открытия и посылает мне push-уведомление, если вдруг она открыта, когда меня нет дома. Моё местоположение определяется по мобильному телефону. Помимо всего этого пищалка теперь используется для самых разных звуковых уведомлений — домофон, открытие замка, нажатие кнопок на кодовой панели.

ДУ-приёмник и ДУ-передатчик

Про них я вроде ещё уже рассказал выше. Приёмник стоит у компьютера, передатчик спрятан на шкафу.

Датчики движения

В комнате висят два вот таких вот датчика движения.

Способствуют выключения света, когда движения долго нет, а ещё смене моего статуса на «away» в мессенджерах. Помимо них движение определяют ещё и четыре видеокамеры.

Дверной замок и кодовая панель

Когда я стал счастливым обладателем 3D принтера, мне очень захотелось поэкспериментировать с механикой. В результате я разработал и напечатал механизм дверного замка. Первый блин комом, и получился дикий колхоз, но функционирует он отлично. С внешней стороны двери я сделал кодовую панель, она уже вышла получше. Лучше просто посмотреть видео.

Теперь у меня всё как у серьёзных взрослых дядь!

Датчики температуры и освещения

Тут особо нечего рассказывать. Устройство висит под подоконником и опрашивает по 1-wire датчики температуры, помимо этого экспериментально сделан ещё датчик освещения. Сам не знаю зачем.

Открыватель окна

Его вы уже могли немного видеть на видео выше. Сам механизм покупной и представляет из себя цепь с двигателем. Приятно было узнать, что есть компании, которые делают подобные штуки.

Сам привод питается от 220В. Слева в коробке схема с двумя реле, которые подают питание. Я снял с окна одну петлю, что позволило открывать его в два раза шире, поэтому открывать можно полностью и наполовину.

Дисплей в коридоре

Однажды при выходе из дома мне захотелось видеть текущую температуру на улице и время. Вот и всё.

А ещё там бегает Pac-Man, для которого было нарисовано несколько кастомных символов.

Домофон

Мышиные клетки

Мышиные клетки передают в виде ИК-сигналов информацию о том, сколько каждый мыш пробежал в колесе. Про это тоже была отдельная статья:
Увы, сейчас остался только один мышонок, и бегает он уже мало.

Видеокамеры

В комнате стоят четыре IP-камеры с механизмами поворота.

Они отправляют на удалённый сервер короткое видео, когда открывается дверь. Или длинное, если меня при этом нет дома. При наличии движения они периодически делают фотографии. Помимо всего этого камеры работают как дополнительные датчики движения. Если что-то начало двигаться, они запрашивают ссылку на роутере, а тот в свою очередь посылает широковещательный пакет в сеть.

Заключение

Надеюсь, что статья получилась не слишком нудной. Я не знал, как рассказать обо всём так, чтобы было интересно, информации достаточно много, излагать я старался кратко.

Многие люди наверняка будут спрашивать меня: «Зачем тебе столько видеокамер?», «Зачем тебе кодовая панель?», «Зачем тебе датчики движения?», «Зачем тебе всё это?»
На все подобные вопросы я отвечу одной картинкой: