Сейчас очень актуальна тема домашней автоматизации (Умный дом) и многие бы хотели установить что-то подобное у себя в квартире или доме. Предлагаю Вам ознакомиться с несложной системой ”Умный дом”, которую заказал у меня один из клиентов. Возможно, Вам она понравиться и поможет Вам с определением, что Вы хотите видеть у себя.
По техническому заданию заказчика, главное назначение автоматики регулирование отопления в небольшом загородном доме:
1. Чтобы не заморозить инженерные системы, технику, мебель и отделку.
2. Для экономии денежных средств. Ну, и для комфортного использования дома.
Плюс была возможность, и были добавлены ряд других функций, о которых расскажу далее. По коммутации, никаких проводов на стенах. Дом модульный, электрика смонтирована на заводе при производстве стен, так что протянуть сигнальные кабеля в уже готовых стенах невозможно. Поэтому датчики и исполнительные устройства должны быть беспроводными.
После анализа задания мной было принято решение сделать полноценный сервер умного дома на базе ПК Raspberry PI 4 b и ПО Home Assistant. А датчики с поддержкой беспроводной технологии Zigbee. Кто-то скажет для такого функционала достаточно какого-нибудь набора из коробки (GSM-сигнализации-реле) с управлением по телефону и будет прав. Но есть несколько но:
- Цена. Нормальная система с более менее надежной сборкой, гарантией и удобным управлением через интернет выходила не намного дешевле, чем предложенный выше вариант. Например, только контроллер “С2000+” от фирмы ZONT-online (Microline) стоит 22000 рублей. Плюс к нему нужны определенные беспроводные датчики и исполнительные устройства, если брать у них же, ценник немного выше среднего. Сама же система надежная. У меня есть опыт монтажа и использования их продукции, несколько лет эксплуатировал его в неотапливаемом помещении, хоть бы что. В другой статье расскажу об одном из их контроллеров подробнее.
- Функционал. Контроллер “С2000+” (да и другие коробочные решения) имеет ограниченное количество выходов (здесь 12). Конкретно для моего заказчика этого было достаточно, но он смотрит в будущее и хочет позже добавить другой функционал: охрану, освещение и тд. Это расширение только путем покупки дополнительных контроллеров. И при программировании некоторых автоматизаций и интерфейса есть определенные ограничения. Более того, для его готового дома с невозможностью проложить кабеля туда, куда нужно (а если использовать беспроводные устройства от Microline, то ценник будет объективно дороже) от этого варианта решили отказаться.
Можно выбрать дешевые аналоги (это будет китайские no name), но тут нет гарантии производителя и надежность минимальная.
Другой вариант, применить датчики и исполнительные устройства по протоколу Zigbee без сервера, работающие через приложение Smart Life или Tuya. Это будет значительно дешевле, но есть один минус. Они будут работать только при наличии интернета, вся логика работает на китайских серверах и от них приходят команды по управлению. Если интернет пропадет, то ничего не будет работать. Да и время реакции на выключатели, кнопки, команды из-за длинного пути (датчик – шлюз Zigbee - роутер - провайдер интернета – китайский сервер – провайдер интернета – роутер – шлюз Zigbee – исполнительное устройство) завышено. Что бы все работало в любой ситуации, нужен свой сервер.
В качестве сервера был выбран Raspberry PI 4 b - это компьютер, на который была установлена ОС Linux и ПО Home Assistant - программа, которая отвечает за автоматику, интерфейс и интеграцию с другими устройствами умного дома.
Для Raspberry PI 4 b выбран стильный удобный корпус Argon ONE, выполненный из металла. Для установки ОС сразу отказались от CD карты, так как она очень не надежная, поставили в корпус жесткий диск на 128 Гб формата М2.
Для организации сети Zigbee выбрали анализатор шлюза от Sonoff с возможностью подключить до 100 датчиков.
Непосредственно для регулировки температуры в помещениях – беспроводные датчики температуры на батарейках Moes и умные розетки Tuya.
Для соединения с интернет - роутер Keenetic. Он позволяет подключаться как от обычного провайдера, так и от мобильного модема и настроить перезагрузку модема при зависании.
Для обеспечения резервного питания – ИБП, для работы системы автономно до 30 минут.
Пройдемся по заложенному функционалу системы. Удобнее рассматривать вместе с интерфейсом. Он разбит на несколько страниц, которые можно выбрать, нажимая иконки сверху.
Первая: главная. Здесь находится информация, какое сегодня число, погода на несколько дней. Ниже температуры в помещениях в виде удобной шкалы со стрелкой и целевая температура – та, к которой стремится умный дом. Ниже информация, какой режим отопления выбран.
Вторая: страница по настройке режимов отопления. Здесь дублируются значения температур в помещениях, для удобства настройки. Далее немного о режимах. Предусмотрено 2 режима: “Мы дома” и “Дома никого”. На данной странице мы можем выбрать целевую температуру для каждого режима и выбирать нужный режим в нужное время. Для режима “Мы дома ” предусмотрена опция “Ночная экономия”. Когда она включена, в часы с 23 до 6 утра целевая температура уменьшается на 4 градуса. Экономия и комфортней спать.
Алгоритм запрограммирован так, что невозможно выбрать сразу два режима или ни одного и, следовательно, вызвать какую-либо ошибку в регулировании.
Ниже видим состояние умных розеток на электрических конвекторах: включены или выключены, можем включить вручную.
Третья страница: системная информация. Здесь выводится информация по серверу, а также состояние батареек в датчиках температуры.
Четвертая: тревоги. Здесь можем контролировать наличие дефектов. Что контролируется, видно на скриншоте. Для бонуса здесь размещены данные по влажности в помещениях. У заказчика не было этого в ТЗ, но датчики позволяют. В будущем это можно использовать для автоматики вентиляции или поддержки комфортного уровня влажности.
Пятая страница: видеокамеры. В доме установлено видеонаблюдение. Сюда выведены потоки с 4 камер, а также идет контроль движения в кадрах. При обнаружении движения в телеграмм на телефон приходит сообщение и картинка с камеры. На этой странице можно включать и отключать функцию детекции движения.
Как только что написал, умный дом интегрирован с телеграмм каналом, с помощью которого можно оперативно узнавать изменения в доме или отсылать некоторые команды. Рассмотрим.
Настроены несколько небольших отчетов, запрашиваются кнопками /report 1 и 2.
Можно переключать режимы отопления и включать или отключать детекцию у камер. При включенной функции детекции и наличии движения в кадре, в телеграмм придет сообщение с фото.
При возникновении дефектов (отключения электричества, потеря сигнала от розеток или датчиков) придет соответствующее сообщение. При восстановлении, соответственно, тоже.
При перезагрузке система известит хозяина и пришлет отчет об основных показателях системы.
Это основные функции, которые заложены в этом умном доме. Но возможности, по сути, не ограничены. Следующим этапом будут добавлены датчики движения для охраны и автоматического включения освещения. Ну а дальше – больше.
Основное оборудование: регистратор видеонаблюдения, сервер умного дома, роутер, оптический терминал и внизу за кадром источник бесперебойного питания.
Конвекторы подключены через механический регулятор. В случае поломки умного дома можно убрать умную розетку (с оранжевым ободком) и выставить температуру вручную. До починки системы автоматизации будет поддерживаться нужный температурный режим.
Какой бюджет у данного умного дома. “Под ключ” без оборудования видеонаблюдения заказчику обошлось в 80000 рублей. Сюда входит само оборудование, проектирование алгоритмов, программирование автоматизации и интерфейса, интеграция устройств с ПО, монтаж и пуско-наладка.
