Что такое «Умный дом»? Под ним понимают способ автоматизации домашнего быта путем объединения всех электроприборов и бытовой техники в доме в единую экосистему. Как правило, такая экосистема имеет свой «мозг» — фирменную программу, устройство или сервис, с которого осуществляется управление. Система «Умный Дом» может управлять вентиляционным оборудованием эффективно и без участия человека: сама принимать решения и выполнять определенные задачи.
Вы можете задать алгоритм, в соответствии с которым система будет включать или отключать разные приборы, бытовую технику, освещение, регулировать доступ в дом и выполнять другие важные функции. Иными словами, «Умный дом» подразумевает упрощение нагрузки в быту и делает дом удобным, комфортным и безопасным.
Устройства и принцип работы
Для того, чтобы «Умный дом» заработал, нужно правильно собрать систему из разных устройств и настроить ее. Основные элементы «Умного дома»:
Контроллер (хаб, шлюз). Центр управления, который соединяет все части системы друг с другом с возможностью удаленного доступа. Он собирает и обрабатывает информацию со всех датчиков и оборудования, раздает задачи приборам согласно программе. Через него же осуществляется удаленный доступ к системе.
Датчики. Приборы, получающие информацию о состоянии окружающей среды и бытовой техники — и подающие ее на контроллер. Простейшим примером является термодатчик, включающий, в зависимости от температуры в жилище, обогреватель или кондиционер.
Актуаторы (исполнители). Специальные агрегаты, которые настроены на получение сигнала от контроллера. После приёма они выполняют различные действия: включают свет, управляют питанием бытовой техники, поднимают и опускают шторы, перекрывают воду и делают многое другое.
Устройства управления. С их помощью хозяин узнаёт о состоянии системы, а также может отдать команду на срабатывание устройств. В современных системах «Умного дома» всё чаще роль органа управления полностью отдаётся смартфону с установленным ПО.
Это намного удобнее, чем стационарный кнопочный пульт или блок дистанционного управления. Смартфоны сегодня есть у каждого, с их помощью можно получать информацию от датчиков и управлять актуаторами из любой точки мира.
Команда отправляется на головное устройство (контроллер), которое, обработав ее, передает подходящему прибору. Все устройства системы «Умный дом» постоянно «общаются» между собой, передавая команды и данные в обе стороны. Для их взаимодействия существует масса протоколов: беспроводных (Bluetooth, Wi-Fi, ZigBee, Z-Wave) и проводных (X10, Insteon, KNX и Modbus).
Протокол Modbus
Modbus был представлен в 1979 году компанией Modicon (ныне Schneider Electric). Протокол быстро набрал популярность, и многие производители стали внедрять его в своих устройствах.
Modbus определяет правила общения устройств. Например, он говорит, что одно устройство должно быть ведущим (master), а остальные — ведомыми (slave). Устройство-мастер у Modbus — это контроллер, устройство-слейв — то, что к нему подключается. Слейв не может сам инициировать передачу данных, поэтому мастер постоянно опрашивает все подключенные к нему слейвы на предмет их состояния. Нужно дождаться, пока контроллер опросит модуль: тогда модуль отправит ему в ответ своё состояние и контроллер поймёт, что датчик изменил состояние и что-то сделает.
Протокол не регламентирует, какими могут быть сами команды и какая среда передачи данных используется. Есть Modbus RTU, он же Modbus Serial — работа по RS-485 или RS-232. Подключение устройств происходит по витой паре, где контроллер — мастер, а остальные устройства — слейвы. Также есть Modbus TCP или Modbus TCP/IP: общение устройств происходит по обычной компьютерной сети TCP/IP, включающей работу через интернет и через Wi-Fi. То есть, возможна связь между устройствами на любом расстоянии, когда оба подключены к сети интернет.
Можно привести аналогию с человеческим общением. Среда передачи данных — это обычно звук. Стандарт подразумевает, что есть минимальная громкость и максимальная громкость — и громкость речи находится в этом диапазоне. Можно говорить по очереди, а можно одновременно. Есть некий диапазон скоростей передачи звуков, который может использоваться. Есть также диапазон частот звуков. Есть максимальное расстояние, на которое можно передавать звук. А можно общаться не звуком, а световыми вспышками, текстом, хлопками в ладоши или жестами. На каждый способ общения есть некий набор правил — это и определяет стандарт.
И вот мы подошли к главному вопросу. У нас контроллер имеет порт (он же разъём, он же шлюз) RS-485 и в него программно заложена возможность общения по Modbus. Также у нас есть кондиционер, у которого есть физический разъём RS-485 и в паспорте указана возможность работы по Modbus. Что это для нас значит? Это значит, что устройства теоретически могут работать совместно.
Как люди, имеющие возможность говорить — теоретически могут общаться. Для нас такая возможность подразумевает полноценное управление и контроль обратной связи, позволяющие «Умному дому» корректно функционировать и облегчать ваш быт.
Интеграция оборудования TURKOV в «Умный дом»
Есть два способа подключения оборудования со стороны «Умного дома»:
· Через сигнал типа «сухой контакт»
· По Modbus RS485
Рассмотрим оба способа на примере приточно-вытяжной установки Zenit 500.
Подключение через «сухой контакт»
Подключение через «сухой контакт» проще в реализации, так как ни помощь разработчиков, ни интерфейс Modbus не требуются. Но есть минус — итоговая функциональность будет меньше.
Рассмотрим плату управления того же Zenit 500.
Для нас важны контакты для индикации и управления: 36-37, 41-42 и 43-44.
Контакты 36-37 служат для подключения пожарной сигнализации. Если замкнуть эти контакты, оборудование перейдет в режим аварии. Включить её можно будет только вручную с пульта управления. На эти контакты, как и предполагается, подключаем сигнал пожарной тревоги с установленной в доме или квартире системой пожарной сигнализации. Если установлен беспроводной Ajax, то подключаем сюда модуль реле и настраиваем его на замыкание при пожарной тревоге.
Аналогично работают контакты 41-42.
Контакты 43-44 ставят оборудование в режим паузы (или режим boost), что равносильно ее выключению. Пока контакт замкнут — оборудование выключено, а при размыкании — включится.
Как можно заметить, таким способом мы не получим значения температуры и давления, не увидим ошибок, не сможем управлять скоростью вращения вентиляторов, но для некоторых задач такого управления будет достаточно. Обратной связи от оборудования мы тоже не получим, то есть, не сможем сказать, работает оно или нет.
Подключение по Modbus RTU (RS-485)
При этом типе подключения предлагается протянуть от контроллера «Умного Дома» кабель витой пары к пульту управления оборудованием (обратите внимание, не к плате управление внутри, а к настенному пульту) и подключиться по Modbus RS485.
Подключение по Modbus хорошо всем. Мы сможем не только управлять скоростью вращения вентиляторов, но и считывать показания со всех датчиков температуры и давления.
Однако если Modbus есть как у контроллера установки, так и у контроллера «Умного дома», это не значит, что они будут работать совместно. Их надо ещё обучить работе друг с другом, написав драйвер этого оборудования в контроллере «Умного дома».
Например, у контроллера EasyHomePLC есть встроенный драйвер для работы с оборудованием TURKOV (он уже написан). А вот у Larnitech нет.
Всегда есть возможность добавить драйвер конкретной установки в систему: для этого нужна спецификация протокола, желательно наличие подключенного оборудования для отладки работы и помощь разработчиков контроллера «Умного дома».
Итак, управление по Modbus дороже, но значительно функциональнее. Однако возможно ли подключить оборудование TURKOV, если система «Умного дома» не поддерживает протокол Modbus RTU? Расскажем об этом в одной из наших следующих статей.